JP6761049B2 - 埋込み可能装置に無線で電力を供給する位相制御されたアレイ - Google Patents
埋込み可能装置に無線で電力を供給する位相制御されたアレイ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6761049B2 JP6761049B2 JP2018559669A JP2018559669A JP6761049B2 JP 6761049 B2 JP6761049 B2 JP 6761049B2 JP 2018559669 A JP2018559669 A JP 2018559669A JP 2018559669 A JP2018559669 A JP 2018559669A JP 6761049 B2 JP6761049 B2 JP 6761049B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- array
- antennas
- radio frequency
- implant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims description 218
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 58
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 44
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 44
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 43
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 82
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 43
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 43
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 33
- 210000005166 vasculature Anatomy 0.000 description 32
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 29
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 28
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- 230000006870 function Effects 0.000 description 23
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 22
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 21
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 13
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 13
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 9
- 230000000004 hemodynamic effect Effects 0.000 description 9
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 9
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 9
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 description 8
- 210000002435 tendon Anatomy 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000001766 physiological effect Effects 0.000 description 6
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 6
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 5
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 4
- 210000001087 myotubule Anatomy 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 3
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 210000004126 nerve fiber Anatomy 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 208000005422 Foreign-Body reaction Diseases 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 210000001736 capillary Anatomy 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 2
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000003826 tablet Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 1
- 230000036982 action potential Effects 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 239000000560 biocompatible material Substances 0.000 description 1
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 210000000748 cardiovascular system Anatomy 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 210000000620 electrically active cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 210000003722 extracellular fluid Anatomy 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 230000005358 geomagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002648 laminated material Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-O oxonium Chemical compound [OH3+] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000011273 social behavior Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
- H04B5/24—Inductive coupling
- H04B5/26—Inductive coupling using coils
- H04B5/263—Multiple coils at either side
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0015—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
- A61B5/002—Monitoring the patient using a local or closed circuit, e.g. in a room or building
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0031—Implanted circuitry
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/02028—Determining haemodynamic parameters not otherwise provided for, e.g. cardiac contractility or left ventricular ejection fraction
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/07—Endoradiosondes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
- A61B5/1118—Determining activity level
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
- A61B5/1121—Determining geometric values, e.g. centre of rotation or angular range of movement
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/1459—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters invasive, e.g. introduced into the body by a catheter
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1468—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using chemical or electrochemical methods, e.g. by polarographic means
- A61B5/1473—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using chemical or electrochemical methods, e.g. by polarographic means invasive, e.g. introduced into the body by a catheter
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6846—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive
- A61B5/6847—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive mounted on an invasive device
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
- A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
- A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
- A61N1/372—Arrangements in connection with the implantation of stimulators
- A61N1/378—Electrical supply
- A61N1/3787—Electrical supply from an external energy source
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
- G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
- G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
- G06K7/10316—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers
- G06K7/10326—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers the antenna being of the very-near field type, e.g. capacitive
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
- H04B5/24—Inductive coupling
- H04B5/26—Inductive coupling using coils
- H04B5/266—One coil at each side, e.g. with primary and secondary coils
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
- H04B5/72—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for local intradevice communication
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Pathology (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physiology (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geometry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
[0001] 本明細書に特段の記載がない限り、この項に記載された題材は、本出願中の特許請求項の先行技術ではなく、この項に含まれていることによって先行技術であるとは認められない。
[0002] ある種の医学的状況または状態は、生理的特性（physiological property）（例えば血管系（vasculature）の部分内の血液の流量および／または量、血液の酸素飽和度、血圧）の値および／または経時的変化によって特徴づけることができる。このような生理的特性は、体外に位置する装置によって測定することができる。それに加えてまたはその代わりに、埋め込まれた装置（implanted device）（以後、埋込み装置）または着用可能装置を使用して、このような生理的特性の連続測定または連続測定に近い測定を提供することもできる。このような埋込み可能装置または着用可能装置には、電池によって、および／または無線周波エネルギーもしくは他の無線エネルギー源によって電力を供給することができる。さらに、（例えば、ＲＦＩＤアンテナおよび送信器を使用することによって、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）アンテナおよび送信器を使用することによって）測定された生理的特性を無線で指示するように、このような装置を構成することもできる。
[0003] 本開示のいくつかの実施形態は装置を提供する。この装置は、（ｉ）アンテナコイルのアレイであり、皮膚表面の近くに装着することができ、皮膚表面の近くに装着されたときに、アンテナコイルのアレイの中のそれぞれのアンテナコイルが、皮膚表面の下に埋め込まれた埋込み装置のアンテナとの間でそれぞれの電磁結合の度合い（degree of electromagnetic coupling）を有するように、皮膚表面の指定されたエリアの全体に広がることができるアンテナコイルのアレイと、（ｉｉ）アンテナコイルのアレイに動作可能に結合されたコントローラであり、操作を実行するようにプログラムされたコンピューティング装置（computing device）を含むコントローラとを含む。この操作は、（１）アンテナコイルのアレイに対する埋込み装置の位置を決定すること、（２）埋込み装置の決定された位置に基づいて、アンテナコイルのアレイの中の２つ以上のアンテナコイルを選択すること、（３）埋込み装置の決定された位置に基づいて、選択された２つ以上のアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルの振幅および相対位相を決定すること、および（４）埋込み装置に無線周波電力（radio frequency power）を供給するように、選択された２つ以上のアンテナコイルを動作させることを含む。無線周波電力を供給するように、選択された２つ以上のアンテナコイルを動作させることは、選択された２つ以上のアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルから、決定された対応する振幅および相対位相に従って無線周波電力を放出することを含む。
[0004] 本開示のいくつかの実施形態は方法を提供する。この方法は、（ｉ）皮膚表面に装着されたリーダ装置内のアンテナコイルのアレイに対する埋込み装置の位置を決定することを含み、アンテナコイルのアレイは、皮膚表面の指定されたエリアの全体に広がり、埋込み装置は、皮膚表面の下に埋め込まれており、アンテナコイルのアレイの中のそれぞれのアンテナコイルは、埋込み装置のアンテナとの間でそれぞれの電磁結合の度合いを有する。この方法はさらに、（ｉｉ）埋込み装置の決定された位置に基づいて、アンテナコイルのアレイの中の２つ以上のアンテナコイルを選択すること、（ｉｉｉ）埋込み装置の決定された位置に基づいて、選択された２つ以上のアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルの振幅および相対位相を決定すること、および（ｉｖ）選択された２つ以上のアンテナコイルを介して埋込み装置に無線周波電力を供給することを含み、埋込み装置に無線周波電力を供給することは、選択された２つ以上のアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルから、決定された対応する振幅および相対位相に従って無線周波電力を放出することを含む。
[0005] 添付図面を適宜に参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより、当業者には、これらの態様、利点および代替形態、ならびに他の態様、利点および代替形態が明白になる。
[0017] 以下の詳細な説明では添付図を参照する。添付図は、本明細書の一部をなす。文脈からそうでないことが明らかな場合を除き、それらの図では通常、同様の符号が同様の構成要素を識別する。詳細な説明、図および特許請求項に記載された例示的な実施形態は、本発明を限定するものではない。本明細書に提示された主題の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更を実施することができる。本明細書に大まかに記載され、図示された本開示の諸態様を、多種多様な異なる構成で配置、置換、結合、分離および設計することができ、それらは全て本明細書で明示的に企図されることは容易に理解される。
[0018] Ｉ．概要
本開示のいくつかの実施形態は、生物の体の皮膚表面（例えば人の上腕または腹部の皮膚）に接触した状態で置かれ、または他の態様でそのような皮膚表面に装着され、その皮膚内および／または皮膚の下に埋め込まれた１つまたは複数の装置と相互作用するように構成されたリーダ装置を提供する。このような埋込み装置はそれぞれ、体の変量、例えば皮膚内の血管系および／または血液の血流力学的特性（hemodynamic property）に関係した変量を検出するように構成された１つまたは複数のセンサを含むことができる。例えば、このリーダ装置は、埋込み装置のアンテナを介して埋込み装置に電力を供給するための電磁エネルギーを放出するように動作可能な１つまたは複数のアンテナコイルを含むことができる。さらに、電磁的に結合されたこのようなアンテナコイルを使用して、（例えば、埋込み装置によって反射され、かつ／または埋込み装置によって後方散乱した無線周波エネルギーの量の経時変化するパターンを検出することによって、埋込み装置に電力を供給するために放出された電磁エネルギーの振幅、位相、周波数または他の特性を変調することによって）無線通信を送信し、かつ／または埋込み装置から無線通信を受信することもきる。埋込み装置とアンテナコイルとの間のこれらの電磁的相互作用はアンテナコイルの近距離場で達成することができ、このような近距離場相互作用を（例えばアンテナコイルの遠距離場に放射される電磁エネルギーの量を低減させることによって）改良するように、アンテナコイルの特性および／またはアンテナコイルの動作の特性を指定することができる。それに加えてまたはその代わりに、光学的にまたは他の何らかの手段によって埋込み装置と通信するようにリーダ装置を構成することもできる。
本開示のいくつかの実施形態は、生物の体の皮膚表面（例えば人の上腕または腹部の皮膚）に接触した状態で置かれ、または他の態様でそのような皮膚表面に装着され、その皮膚内および／または皮膚の下に埋め込まれた１つまたは複数の装置と相互作用するように構成されたリーダ装置を提供する。このような埋込み装置はそれぞれ、体の変量、例えば皮膚内の血管系および／または血液の血流力学的特性（hemodynamic property）に関係した変量を検出するように構成された１つまたは複数のセンサを含むことができる。例えば、このリーダ装置は、埋込み装置のアンテナを介して埋込み装置に電力を供給するための電磁エネルギーを放出するように動作可能な１つまたは複数のアンテナコイルを含むことができる。さらに、電磁的に結合されたこのようなアンテナコイルを使用して、（例えば、埋込み装置によって反射され、かつ／または埋込み装置によって後方散乱した無線周波エネルギーの量の経時変化するパターンを検出することによって、埋込み装置に電力を供給するために放出された電磁エネルギーの振幅、位相、周波数または他の特性を変調することによって）無線通信を送信し、かつ／または埋込み装置から無線通信を受信することもきる。埋込み装置とアンテナコイルとの間のこれらの電磁的相互作用はアンテナコイルの近距離場で達成することができ、このような近距離場相互作用を（例えばアンテナコイルの遠距離場に放射される電磁エネルギーの量を低減させることによって）改良するように、アンテナコイルの特性および／またはアンテナコイルの動作の特性を指定することができる。それに加えてまたはその代わりに、光学的にまたは他の何らかの手段によって埋込み装置と通信するようにリーダ装置を構成することもできる。
[0019] 埋込み装置のアンテナ（例えばアンテナコイル）とリーダ装置のアンテナコイルとの間の電磁結合の度合いを、さまざまな因子に関係づけることができる。このような因子は、埋込み装置のアンテナに対するアンテナコイルの向きおよび位置を含むことができる。ある範囲の相対位置および／または向きに及ぶ埋込み装置の電力供給に対応するため、リーダ装置は、その下に埋込み装置が埋め込まれた皮膚表面の近くに装着することができるアンテナコイルのアレイを含むことができる。このようなアンテナコイルのアレイの中のそれぞれのアンテナコイルは、埋込み装置との間で、埋込み装置のアンテナに対するそれぞれのアンテナコイルのそれぞれの位置および／または向きに関係したそれぞれの電磁結合の度合いを有することができる。これに対応して、アンテナコイルはそれぞれ、埋込み装置への近距離場電磁的電力伝達のそれぞれの効率、埋込み装置からの受信近距離場無線送信の強度、または１つもしくは複数のアンテナコイルの近距離場領域内での埋込み装置との相互作用の他の何らかの特性を有することができる。
[0020] このような例では、アンテナコイルのアレイの中の特定のアンテナコイルを選択および使用して、埋込み装置と相互作用する（例えば埋込み装置に無線周波エネルギーを非放射的に供給する、埋込み装置から／へ近距離場無線送信を受信／送信する）ことができる。しかしながら、埋込み装置の相対位置および／または向きによっては（例えば埋込み装置がコイルの縁に位置するとき、または埋込み装置がアンテナコイルのアレイの中の２つ以上のコイル間に位置するときには）、多数のコイルを動作させて埋込み装置に電力を供給することが有益であることがある。例えば、単一のアンテナコイルと埋込み装置のアンテナとの間の近距離場電磁結合を介してその単一のアンテナコイルから送信される電力が埋込み装置を動作させるのに不十分であること、電力伝達の効率が低いこと、および／または埋込み装置に電力を供給するように単一のアンテナコイルを動作させているときに単一のアンテナコイルから放出され、皮膚によって吸収される無線周波エネルギーの量が、指定された最大値よりも高いことがある。
[0021] このような例では、埋込み装置に電力を供給するのに２つ以上のアンテナコイルを動作させることができる。これらの２つ以上のアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルを介して供給される無線周波電力の振幅および／または相対位相（すなわち、これらの２つ以上のアンテナコイルに印加された無線周波正弦波信号または他の形態の周期信号の振幅および／または相対位相）を、より大きな量の無線周波電力を埋込み装置に供給するように、皮膚によって吸収される無線周波エネルギーの量（例えば総量、単位体積もしくは単位面積当たりの最大量）を小さくするように、または他の何らかの考慮事項に従って制御することができる。選択されたこれらの２つ以上のコイルの識別、ならびに／または選択されたそれぞれのコイルを介して送達される無線周波電力の振幅および相対位相は、アンテナコイルのアレイに対する埋込み装置の検出された位置および／または向きに基づいて決定することができる。このような決定は、この位置および／または向きを使用して一組のコイルならびに選択されたコイルの振幅および相対位相を参照用テーブルから選択することにより、リーダ装置によって実行することができる。それに加えてまたはその代わりに、埋込み装置によって受信された経時変化する無線周波電力の量（例えば埋込み装置によって測定され、リーダ装置に無線で示される電力の量）を使用して、選択されたコイルの識別ならびに／または選択されたコイルから放出される電力の振幅および相対位相を（例えば１つまたは複数のフィードバックコントローラを使用して）調整することもできる。２つ以上のコイルを選択し、かつ／またはこのような選択されたコイルの振幅および相対位相を決定する他の方法も予期される。
[0022] リーダ装置に対する埋込み装置の位置および／または向きは、さまざまな手法で決定することができる。埋込み装置の相対位置の決定は、リーダ装置のカメラまたは他の光検出手段を、例えば埋込み装置から放出および／または反射された光を検出するように動作させることを含むことができる。別の例では、それぞれのアンテナコイルと埋込み装置との間の電磁結合および／または相互作用の度合いを検出するように、アンテナコイルを動作させることができる。さらなる例では、それぞれのアンテナコイルを使用して、無線周波電力を経時的に放出することができ、それに応答して、埋込み装置は、埋込み装置が受信したそれぞれのアンテナコイルからの電力の量を測定し、測定された電力の量の無線指示（wireless indication）を提供することができる。次いで、この無線指示に基づいて、埋込み装置の位置および／または向きを決定することができる。
[0023] リーダ装置のアンテナコイルは、異なる手法で動作させることができる。いくつかの例では、それぞれのアンテナコイルを、（それぞれ例えば無線周波電力および／または信号を送信し、無線周波信号を受信するように構成された）それぞれの無線周波送信器および／または受信器に結合することができる。その代わりに、２つ以上のアンテナコイルを、例えば無線周波スイッチを介して単一の無線周波送信器および／または受信器に結合することもできる。このような無線周波スイッチは、選択されたアンテナコイルを、無線周波送信器および／または受信器の１つまたは複数の発振器、増幅器、包絡線検波器（envelope detector）、復調器、レベルシフタ（level shifter）、フィルタまたは他の構成部品に電気的に結合するように構成することができる。さらに、選択されなかったアンテナコイルが、選択されたアンテナコイルと埋込み装置の間の電磁結合および／または選択されたアンテナコイルと埋込み装置との相互作用を妨害しないような態様で、選択されなかったアンテナコイルを、指定された高インピーダンスまたは指定された低インピーダンスに結合するように、このような無線周波スイッチを構成することもできる。
[0024] 本明細書に記載された埋込み装置および／または埋込み可能装置は、さまざまな生理的特性および／または埋込み装置の環境のさまざまな特性を検出するように構成されたさまざまなセンサを含むことができる。いくつかの例では、このセンサが、光センサ、圧力センサ、歪みセンサ、加速度計、生体電位（biopotential）センサ、温度センサ、電気化学センサ、または分析物を検出するように構成された他の何らかのセンサ、あるいは人体の血流力学的特性、例えば血流量、血流速度、脈拍数、パルスタイミング（pulse timing）、血圧、血液酸素飽和度、脈波伝播時間（pulse transit time）、または血液、血管系の部分、心臓および／もしくは埋込み装置が埋め込まれた体の心臓血管系の他の何らかの要素の他の血流力学的特性に関係した１つもしくは複数の物理的変量（例えば圧力、変位、透過光強度）を検出するように構成された他の何らかのセンサを含むことができる。例えば、その皮膚表面の下に埋込み装置が位置する皮膚内の表面下血管系（subsurface vasculature）の部分の近くに、埋込み装置を埋め込むことができる。いくつかの例では、埋込み装置が、皮膚の外側から表面下血管系のその部分を通って光検出器まで透過した光の強度（または他の特性）を検出するように構成された１つまたは複数の光検出器を含むことができる。検出されたこのような強度を、表面下血管系のその部分内の血液の体積に関係づけることができ、検出されたこのような強度を使用して、脈拍数、血圧、脈波伝播時間、または表面下血管系のその部分および／もしくはその部分内の血液の他の血流力学的特性を決定することができる。さらに、このリーダ装置は、皮膚表面の外側から送信されたこのような光を提供するように構成された発光体を含むことができる。
[0025] 人体のさまざまな生理的および／または血流力学的特性（例えば体のさまざまな流体中のさまざまな分析物の濃度、温度、ガルヴァニック特性（galvanic property）、ＥＣＧ、筋肉活動、血流量、血流速度、血圧、血液酸素化、脈波伝播時間）を測定するため、本明細書に記載されたリーダ装置、埋込み装置／埋込み可能装置、ならびに本明細書に記載された他の装置、システムおよび方法を、人体のさまざまな部分の表面、そのような部分の近く、および／またはそのような部分の内部に装着することができる装置に提供することができることに留意されたい。さらに、人体の皮膚内の位置以外の位置、例えば人体の他の何らかの組織内の位置、動物の体内の位置、自然環境もしくは人工環境の一部である位置に埋め込むことができる装置、または他の手法でそのような位置に置くことができる装置に、本明細書に記載された埋込み可能装置を提供することもできることに留意されたい。これに対応して、本明細書に記載されたリーダ装置は、このような埋込み装置の位置および／またはこのような埋込み装置の位置の近くに装着されるように構成することができ、また、電磁的にこのような埋込み装置に電力を供給し、このような埋込み装置と通信し、または他の手法でこのような埋込み装置と相互作用するように構成することができる。上記の実施形態および本明細書に記載された他の実施形態は説明のために提供されたものであり、それらの実施形態が本発明を限定することは意図されていないことを理解すべきである。
[0026] ＩＩ．例示的なリーダ装置
さまざまな用途において、関心の環境内にセンサを置くこと、例えば人の生理的および／または血流力学的パラメータを検出するためにその人の組織内に埋込み可能センシング・プラットホーム（sensing platform）を埋め込むことは有益となりうる。関心の環境にセンサを置くことによって、関心の特性の検出、例えば脈拍数、血流量、血液もしくは他の組織の光学的特性もしくは他の特性、流体中の分析物の濃度、または人、例えば人の表面下血管系の部分および／もしくは人の表面下血管系の部分内の血液の他の何らかのパラメータの改良された検出を可能にすることができる。例えば、１つもしくは複数の血流力学的パラメータおよび／またはそれらの血流力学的パラメータに関係した物理的変量を検出するように構成されたセンサを、表面下血管系の部分の近くに置くことができる。このような改良された検出は、センサと関心の標的の間の距離の低減、センサと関心の標的の間に介在する組織または他の物質の量の低減、センサと関心の標的の環境との間の界面の安定性の増大（例えば、標的も含む環境内の標的の近くにセンサを置くことによるセンサと標的との間の相対運動の低減）、または他の因子に関係しうる。
さまざまな用途において、関心の環境内にセンサを置くこと、例えば人の生理的および／または血流力学的パラメータを検出するためにその人の組織内に埋込み可能センシング・プラットホーム（sensing platform）を埋め込むことは有益となりうる。関心の環境にセンサを置くことによって、関心の特性の検出、例えば脈拍数、血流量、血液もしくは他の組織の光学的特性もしくは他の特性、流体中の分析物の濃度、または人、例えば人の表面下血管系の部分および／もしくは人の表面下血管系の部分内の血液の他の何らかのパラメータの改良された検出を可能にすることができる。例えば、１つもしくは複数の血流力学的パラメータおよび／またはそれらの血流力学的パラメータに関係した物理的変量を検出するように構成されたセンサを、表面下血管系の部分の近くに置くことができる。このような改良された検出は、センサと関心の標的の間の距離の低減、センサと関心の標的の間に介在する組織または他の物質の量の低減、センサと関心の標的の環境との間の界面の安定性の増大（例えば、標的も含む環境内の標的の近くにセンサを置くことによるセンサと標的との間の相対運動の低減）、または他の因子に関係しうる。
[0027] 人体（例えば皮膚表面の下の表面下血管系の部分の近く）に埋め込まれるこのようなセンサは、さまざまな手法で構成することができる。いくつかの例では、センサを、その下に埋込み装置が埋め込まれた皮膚表面を通して他の装置（例えば埋込み装置と通信し、埋込み装置に電力を供給し、もしくは他の態様で埋込み装置と相互作用するように構成されたリーダ装置）と（例えばセンサの読みを送信するために）無線通信し、このような他の装置からエネルギーを受信し、またはこのような他の装置と他の態様で相互作用するように構成された埋込み装置の一部とすることができる。このような相互作用は、介在する組織（例えば皮膚表面）を透過することができる光学エネルギー、無線周波エネルギーまたは他のエネルギーもしくは場の送信および／または受信を含むことができる。例えば、埋込み装置は、リーダ装置の対応する１つまたは複数のアンテナコイルと電磁的に結合するように構成されたアンテナ（例えばワイヤのループまたはコイル）を含むことができる。
[0028] このような電磁結合は、リーダ装置または埋込み装置のうちの一方の装置によって（例えば時間変動する電圧および／または電流を用いてそれぞれのアンテナコイルまたはアンテナを駆動することにより）生成された電磁場を、他方の装置が受信することを可能にすることができる。例えば、リーダ装置は、埋込み装置に無線電力を供給するように、埋込み装置に無線送信を送信するように、埋込み装置から無線送信を受信するように、またはリーダ装置のアンテナコイルの近距離場内での電磁的相互作用を介して他の態様で埋込み装置と相互作用するように、アンテナコイルを動作させることができる。反対に、埋込み装置は、（例えばリーダ装置によって供給された無線周波電力または場を後方散乱、反射または他の手法で変更することにより）リーダ装置に無線送信を送信するように、リーダ装置から無線送信を受信するように、または他の態様でリーダ装置と相互作用するように、アンテナを動作させることができる。
[0029] 図解のための例として、図１Ａは、皮膚表面１１１の下に位置する表面下血管系の部分１１５を含む腕１１０の断面を示す。皮膚表面１１１の下（例えば皮膚表面１１１から下に約１ミリメートルから約５ミリメートルの間の深さのところ）に埋込み装置１２０が、超小型電子装置１２０と皮膚表面１１１の間に表面下血管系の部分１１５が位置するような態様で埋め込まれている。表面下血管系の部分１１５は、動脈、静脈、毛細血管、または皮膚表面１１１の下の血管系の他の何らかの部分とすることができる。表面下血管系の部分１１５は、皮膚内の毛細血管床の一部とすることができる。皮膚表面１１１の外側の腕１１０の近くにリーダ装置１２５が位置する。リーダ装置１２５は、アンテナコイルのアレイ１４０を含む。アンテナコイルはそれぞれ、埋込み装置１２５のアンテナ（図示せず）との電磁結合の度合いを有するように構成されている。このような電磁結合は、アレイ１４０の中のそれぞれのアンテナコイルの埋込み装置１２０のアンテナに対する位置および／もしくは向き、装置１２０、１２５の近くの腕の組織の組成もしくはジオメトリ（geometry）、または他の因子に関係しうる。
[0030] 表面下血管系の部分の近くに埋め込まれた埋込み装置のこの図解は非限定的な例であることが意図されていることに留意されたい。体の異なるさまざまな要素（例えば神経、腱、筋線維、骨、器官）の近くに本明細書に記載された埋込み装置を配置して、体のこのような異なる要素の特性を検出することができる。いくつかの例では、埋込み装置を腱の近くに埋め込み、腱の運動を検出することができる。このことは、腱から受信した光、例えば照明（例えば腱の近くの皮膚表面の外側からのコヒーレント光による照明）に応答して腱によって散乱した光、腱によって反射された光、または他の態様で腱から放出された光の強め合う干渉と弱め合う干渉のパターンの変化を検出することを含むことができる。いくつかの例では、神経または筋線維の近くに埋込み装置を埋め込み、その神経または筋線維の電気的活性（例えば活動電位）を検出することができる。このことは、その神経または筋線維によって産み出された電場または電流を、例えば超小型電子装置の２つ以上の電極間の生体電位を検出することにより検出することを含むことができる。本明細書に記載された埋込み装置は、この他の組織内もしくはこの他の組織の近くに配することができ、他の生理的パラメータおよび／もしくは物理的変量を検出するように構成することができ、または人体の一部ではない環境内に配することができる。
[0031] さらに、図１Ａのリーダ装置１２５は、腕の表面１１１から離れて位置しているように図示されているが、本明細書に記載されたリーダ装置は、その下に埋込み装置が位置する皮膚表面と接触した状態で配置されるように、または本明細書に記載された無線センサ装置を含む他の何らかの環境もしくは物質の表面と接触した状態で配置されるように構成することもできる。
[0032] 埋込み装置１２０は、腕１１０の生理的および／もしくは血流力学的パラメータ（例えば表面下血管系の部分１１５の血流力学的パラメータおよび／もしくは部分１１５内の血液の血流力学的パラメータ）を検出するように、他の何らかの特性を検出するように、または他の何らかの機能を提供するように構成することができる。埋込み装置１２０のこのような動作に関係して、リーダ装置１２５は、（アンテナコイルのアレイ１４０の中の１つまたは複数のアンテナコイルを使用して）埋込み装置１２０に無線周波電力１４３を提供するように構成されている。リーダ装置１２５はさらに、埋込み装置１２０から無線送信１４５を受信するように構成されている。無線送信１４５が無線周波無線送信を含む例では、リーダ装置１２５が、アンテナコイルのアレイ１４０の中の１つまたは複数のアンテナコイルを、無線送信１４５を受信するように動作させることができる。それに加えてまたはその代わりに、無線送信１４５は、光学信号（例えば情報を示すために埋込み装置１２０から経時的に放出される可視、赤外または紫外光）を含むことができ、リーダ装置１２５は、そのような光学信号を受信するように動作可能な１つまたは複数の光センサ（例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、カメラ）を含むことができる。
[0033] 埋込み装置１２０は、リーダ装置１２５によって供給された無線周波電力を使用して、例えば、センサを、生理的パラメータ（例えば表面下血管系の部分１１５の血流力学的パラメータ）を検出するように、検出されたそのようなパラメータもしくは他の情報に関係した無線送信１４５をリーダ装置１２５に提供するように、または他の何らかの動作を実行するように動作させることができる。さらなる何らかの機能を提供するように、例えば（例えば供給された無線周波電力１４３の周波数、位相、振幅もしくは他の特性を変調することにより）埋込み装置１２０に無線送信を送信するように、リーダ装置１２５に対する埋込み装置１２０の位置および／もしくは向きを検出するように、または他の何らかの機能を提供するようにアンテナコイルのアレイ１４０を動作させるよう、リーダ装置１２５を構成することができる。
[0034] 埋込み装置１２０は、供給された無線周波電力１４３を受信するように（例えば指定された周波数の無線周波電力を受信するように）構成された１つまたは複数のアンテナ、コイル、ウェーブガイド、フェライト、ストリップ線路（stripline）または他の構成部品を含むことができる。エネルギーを受信するこのような要素を、さらなる機能を提供するように、例えば、リーダ装置１２５からの無線送信を（例えば受信無線周波エネルギーの振幅、位相、周波数もしくは他の特性の時間変動するパターンを検出することにより）受信するように、時間変動する磁場（例えば、腕１１０の運動により埋込み装置１２０が平行移動および／もしくは回転したときの地磁場の検出された方向および／もしくは大きさの変動）を検出するように、リーダ装置１２５に無線周波無線送信１４５を提供するように、または用途に応じた他の何らかの機能を提供するように構成することができる。さらに、埋込み装置１２０には、他の何らかの要素および／あるいはエネルギー源、例えば電気化学電池（例えば亜鉛−酸素電池）、コンデンサ、または充電することができる他の何らかのエネルギー蓄積手段もしくはさもなければ埋込み装置１２０を体（例えば皮膚表面１１１の下）に埋め込む前にエネルギーを蓄積することを含むように構成された他の何らかのエネルギー蓄積手段によって電力を供給することもできる。いくつかの例では、埋込み装置１２０の環境から化学エネルギーを受信するように、埋込み装置１２０を構成することができる。さらなる例では、例えば周囲光源、リーダ装置１２５の発光体または他の何らかの源から光学的パワー（optical power）を受信するように、埋込み装置１２０を構成することができる。
[0035] 無線送信１４５は、埋込み装置１２０によって放出された時間変動する電磁場（例えば無線周波信号）を含む。埋込み装置１２０は、示される情報、例えば、埋込み装置の１つもしくは複数のセンサによって検出された物理的特性に関係したディジタルコード、二進値もしくは他の情報、埋込み装置１２０の動作状態（例えば装置１２０によって受信されているエネルギー量）、暗号鍵もしくは他のユーザ証明、または他の何らかの情報を表すようにコード化された振幅変調、位相変調、周波数変調または他の方式で変調された搬送波を提供する情報に関係した手法で、放出される電磁場の強度、周波数、位相、偏波の方向もしくは度合い、または他の何らかの特性を制御することができる。放出される電磁場は、埋込み装置１２０のコイル、ストリップ線路、アンテナまたは他の要素によって発生させることができる。それに加えてまたはその代わりに、放出される電磁場は、埋込み装置１２０によって受信され、制御可能なインピーダンスまたは他の何らかの制御可能な電気的特性を有する埋込み装置１２０のコイル、アンテナまたは他の何らかの要素によって反射された電磁エネルギーを含むこともできる。例えば、ある情報を示すために、コイルが、受信した電磁エネルギーを経時的により多くまたはより少なく後方散乱し、または他の態様で反射するような態様でコイルを離調させるために、コイル（または他のアンテナ要素）の端子に対してインピーダンスを選択的に適用することができる。
[0036] いくつかの例では、（例えば周囲エネルギー源によって、電池によって、グルコースもしくは体内の他の何らかの生化学エネルギー源によって、または他の何らかの電源によって電力が供給された）検出された物理的変量および／または血流力学的もしくは生理的パラメータの複数の値を記録し、続いて、記録されたこのような情報を示す無線送信１４５を例えばリーダ装置１２５に提供するように独立して動作するよう、埋込み装置１２０を構成することができる。それに加えてまたはその代わりに、リーダ装置１２５から無線周波電力１４３を受信したことに応答して動作し、検出された物理的変量、血流力学的もしくは生理的パラメータに関する情報、または他の何らかの情報をリーダ装置１２５に無線送信するように、埋込み装置１２０を構成することもできる。いくつかの例では、血流力学的または生理的特性（例えば表面下血管系の部分１１５内の血液の体積）を検出することが、表面下血管系の部分１１５および／または腕１１０とリーダ装置１２５との間の相互作用を検出すること、例えば、表面下血管系の部分１１５によるリーダ装置１２５の発光体によって提供された照明の吸収量を検出することを含むことができる。
[0037] 図１Ａに示されているように、リーダ装置１２５は、アンテナコイルのアレイ１４０の中の特定のアンテナコイルを、埋込み装置１２０と相互作用するように（すなわち埋込み装置１２０に無線周波電力１４３を供給し、埋込み装置１２０から無線送信１４５を受信するように）動作させている。リーダ装置１２５は、アンテナコイルのアレイ１４０の中の任意のアンテナコイルを選択し、そのアンテナを、このような機能または追加の機能を実行する（例えば埋込み装置１２０に無線送信を送信する、皮膚の表面１１１の下の埋込み装置１２０の深さを検出する）ように動作させることができる。それに加えてまたはその代わりに、アレイ１４０の中の２つ以上のアンテナコイルを、（例えば放出された電磁エネルギーのビームまたは他のパターンを形成するフェイズドアレイ（phased array）として、）埋込み装置１２０に無線エネルギーを供給するように、埋込み装置１２０に無線送信を提供するように、埋込み装置１２０から無線送信を受信するように、または他の態様で埋込み装置１２０と無線で相互作用するように動作させることもできる。さらに、腕１１０（または関心の他の何らかの環境）の内部に多数の埋込み装置を配することができ、リーダ装置１２５が、アレイ１４０の中の多数のアンテナコイルおよび／またはアレイ１４０の中のアンテナコイルの多数のセットを、多数のそれぞれの埋込み装置と相互作用する（例えば多数のそれぞれの埋込み装置に無線エネルギーを供給する、多数のそれぞれの埋込み装置から無線送信を受信する）ように動作させることもできる。
[0038] アレイ１４０の中のそれぞれのアンテナコイルは、埋込み装置１２０のアンテナとの間でそれぞれの電磁結合の度合いを有する。これを図解するため、図１Ｂは、腕１１０の皮膚表面１１１に装着された（例えば腕１１０の皮膚表面１１１の所定の位置に手で保持され、腕１１０の皮膚表面１１１にテープで留められ、腕１１０の皮膚表面１１１に接着剤で接着され、または他の手法で腕１１０の皮膚表面１１１に接触した状態に置かれた）リーダ装置１２５を示す。アンテナコイルのアレイ１４０の中の特定の５つのアンテナコイル１４１ａ〜ｅの断面が示されている。さらに、埋込み装置１２０のアンテナ１２１（一例としてループアンテナとして示されている）の断面も示されている。特定のアンテナコイル１４１ａ〜ｅのそれぞれのアンテナコイル間の電磁結合の度合いが、それぞれの矢印の太さによって示されている。さらに、アレイ１４０の中のそれぞれのアンテナコイルは、そのアンテナコイルを使用して、例えばそのアンテナコイルに時間変動する電流および／または電圧を印加することによって発生させることができる電磁場のそれぞれの場ジオメトリを有する。これらの場ジオメトリを、コイルの環境内の組織または物体の電気的特性に、例えば皮膚の組織もしくは流体によって、またはアレイ１４０の中の他のコイルの電気的特性によって関係づけることができる。それぞれのアンテナコイルはさらに、無線周波電力を送信するように動作させたときに、皮膚１１０の組織または流体に無線周波電力を供給することができる。皮膚によって吸収されたこの電力の量および皮膚内のこのような吸収の空間を横切る分布を、アンテナコイルによって生成された電磁場のジオメトリに関係づけることができる。
[0039] 特定のアンテナコイルと埋込み装置１２０のアンテナ１２１との間の電磁結合（例えば近距離場電磁結合）の度合いを、その特定のアンテナコイルに対する埋込み装置１２０の位置もしくは向き、アンテナ１２１およびコイルの環境の特性、または他の何らかの因子に関係づけることができる。例えば、電磁結合の度合いは、埋込み装置のアンテナ１２１間の距離が大きくなるにつれて低下しうる。さらに、電磁結合の度合いを、整列（alignment）の度合い（例えば埋込み装置アンテナ１２１の特性軸とアレイ１４０の中のアンテナコイル、例えばアンテナコイルの平面に対して垂直な軸との間の相対的な角度）に関係づけることもできる。図１Ｂでは、これが、アンテナコイル１４１ａ、１４１ｅに対応する矢印１４５ａ、１４５ｅの太さが、アンテナコイル１４１ｂ、１４１ｄに対応する矢印１４５ｂ、１４５ｄよりも細いこと、およびアンテナコイル１４１ｂ、１４１ｄに対応する矢印１４５ｂ、１４５ｄの太さが、中央のアンテナコイル１４１ｃに対応する矢印１４５ｃよりも細いことによって示されている。さらに、結合の度合いを、埋込み装置のアンテナ１２１とアレイ１４０の中のアンテナコイルとの間に配された物質ならびに／または埋込み装置のアンテナ１２１およびアレイ１４０の中のアンテナコイルの近くに配された物質の誘電率（permittivity）、透磁率（permeability）、導電率（conductivity）、比誘電率（dielectric constant）または他の特性に関係づけることもできる。
[0040] 示されているように、リーダ装置１２５は、埋込み装置のアンテナ１２１とアンテナコイルのアレイ１４０の中のアンテナとの間の距離を最小にするように皮膚表面１１１に装着されるよう構成されている。さらに、リーダ装置および／もしくはリーダ装置のアンテナコイルのアレイは可撓性とすることができ、湾曲した形状を有することができ、または、他の何らかの手法で、埋込み装置のアンテナとアンテナコイルのアレイの中のアンテナコイルとの間の距離を最小にするように構成することができる。
[0041] 埋込み装置１２０によって受信されるリーダ装置１２５からの無線周波電力の量を最大にするため、および／またはこのような電力伝達の効率を増大させるために、アレイおよび／またはアレイの中の特定の１つもしくは複数のアンテナコイルを、埋込み装置のアンテナ１２１とアレイ１４０の中の特定のアンテナコイルとの間の距離を最小にするように移動させることができる。このことは、アレイ１４０の位置および／またはアレイ１４０の要素の位置を調整するように、サーボアクチュエータまたは他のアクチュエータを動作させることを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、例えばリーダ装置１２５のディスプレイまたは他の要素によって提供される命令指示に応答して、ユーザが、特定のアンテナコイルを埋込み装置１２０と整列させるように、皮膚上のリーダ装置１２５の位置を調整することもできる。その代わりに、アレイ１４０が、指定されたエリア（例えばリーダ装置１２５が皮膚表面１１１に装着されているときには皮膚表面１１１の指定されたエリア）の全体に広がる（示されているような）複数のアンテナコイルを含み、アレイの中の１つまたは複数のアンテナコイル（例えば１４１ｃ）を選択することもできる。次いで、埋込み装置１２０に無線電力を供給するように、選択したアンテナコイルを動作させることができる。
[0042] これを図解するため、図１Ｃは、リーダ装置のアンテナコイルのアレイ１４０の中のアンテナコイル（例えば１４１ａ〜ｈ）の配置を示す。アレイ１４０の中のこれらのコイルに対するいくつかの埋込み装置１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの位置も示されている。アンテナコイルのサイズ、形状および配置、ならびに埋込み装置１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの相対的なサイズおよび位置は、指定されたエリア、例えば皮膚表面に装着されているときにはそのような皮膚表面の指定されたエリアの全体に広がるアンテナコイルのアレイの構成の非限定的な一例であることが意図されていることに留意されたい。
[0043] いくつかの例では、このアレイの中の単一のアンテナコイルを使用して、埋込み装置に無線周波電力を供給することができる。例えば、特定のアンテナコイルと埋込み装置との間の電磁結合が、ある指定された量よりも大きいことがあり、特定のアンテナコイルと埋込み装置とが十分に整列していることがあり、または特定のアンテナコイルに対する埋込み装置の位置および／もしくは向きに関係した他の何らかの条件が、その特定のコイルによって供給された無線周波電力によって埋込み装置に電力を供給することができるような態様で満たされていることがある。このことが、一例として、第１の埋込み装置１２０ａによって示されている。図１Ｃに示されているように、第１の埋込み装置１２０ａは、アンテナコイルのアレイ１４０の中の特定の第１のアンテナコイル１４１ｃの中心近くに位置する。第１の埋込み装置１２０ａに無線周波電力を送信するように、特定の第１のアンテナコイル１４１ｃを動作させることができる。
[0044] しかしながら、いくつかの例では、埋込み装置の相対的な位置および／または向きが、アレイ１４０の中の多数のアンテナコイルを動作させて埋込み装置に無線周波電力を供給することが有益であるような態様の位置および／または向きでありうる。例えば、埋込み装置がアンテナコイルの端に位置することがあり、埋込み装置が、アンテナコイルとアンテナコイルの間に位置することがあり、埋込み装置が、埋込み装置と任意の１つのアンテナコイルとの間の結合が不良になるような向きを有することがあり、または、埋込み装置が、アレイ１４０の中の多数のアンテナコイルを動作させて埋込み装置に無線周波電力を送信することが有益であるような他の何らかの態様の位置もしくは向きにあることがある。このような例では、アレイ１４０の中の２つ以上のアンテナコイルを選択することができ、選択されたそれぞれのアンテナコイルを、それぞれの振幅および相対位相の無線周波電力を放出するように動作させることができる。
[0045] 例えば、図１Ｃに示されているように、アレイ１４０の中の１つのコイル１４１ｂの縁であって、アレイの別のコイル１４１ａに近い縁に、第２の埋込み装置１２０ｂが位置する。このような例では、第２の埋込み装置１２０ｂに電力を供給するために、それぞれの振幅および相対位相の無線周波電力を放出するように、近くの２つのコイル１４１ｂ、１４１ａを動作させることができる。別の例では、アレイ１４０の３つのコイル１４１ｆ、１４１ｇ、１４１ｈの間に第３の埋込み装置１２０ｃが位置する。この例では、第３の埋込み装置１２０ｃに電力を供給するために、それぞれの振幅および相対位相の無線周波電力を放出するように、近くの３つのコイル１４１ｆ、１４１ｇ、１４１ｈを動作させることができる。選択されたそれぞれのアンテナコイルから放出される無線周波電力の振幅および相対位相は、アレイ１４０の中の選択されたコイルから放出された時間変動する電磁場間の、アレイ１４０の中の選択されたコイルの近距離場内の強め合う干渉の領域内に標的埋込み装置が位置するような態様で指定することができる。
[0046] 図１Ｃに示されているように、これらのアンテナコイルは六角形であり、実質的に同じサイズを有し、互いに重なっておらず、アレイ１４０がその上に広がるエリアを横切って実質的に規則正しい反復パターンで配置されている。しかしながら、用途に応じた指定されたアレイの全体に広がるような他の何らかの態様で、本明細書に記載されたリーダ装置のアンテナコイルのアレイの中のアンテナコイルを構成および／または配置することもできる。例えば、アンテナコイルは、三角形、円形、正方形、細長い形状または他の何らかの形状とすることができる。さらに、アンテナコイルは互いに部分的に重なることができ、不規則に（すなわち実質的に規則正しい反復パターンとしてではなく）配置することができる。さらに、図示されたアンテナコイル１４０のアレイは、実質的に平らなアンテナコイルを含み、それらのアンテナコイルは、アレイ１４０の中で、それらのアンテナコイルが実質的に同一平面上にあるように配置されているが、アンテナコイルの他の向きおよび／または配置も予期される。例えば、アンテナコイルのアレイは、例えばそれぞれの振幅および相対位相の無線周波電力を供給するためにアレイ１４０の中の２つ以上のアンテナコイルを動作させることによって生成される無線周波電磁場のジオメトリの制御を向上させるため（例えば動作させた２つ以上のそれぞれのアンテナコイルから放出された無線周波電力間の強め合う干渉と弱め合う干渉のパターンを制御するため）に、異なるさまざまな向きを有する複数のアンテナコイルを含むことができる。
[0047] さらに、アンテナコイルのサイズ、インピーダンスまたは他の特性は用途に応じて指定することができる。例えば、アンテナコイルは、アンテナコイルによって埋込み装置に供給される無線周波電力の周波数に関係するサイズ（図１Ｃでは直径ｄｃｏｉｌによって示されている）を有することができる。それに加えてまたはその代わりに、アンテナコイルと皮膚の下の特定の深さに位置する埋込み装置との間の電磁結合の度合いを最大にするように、このようなサイズを指定することもできる。特定の例では、例えば皮膚の表面から下に約１ミリメートルから約２ミリメートルの間に位置する埋込み装置のアンテナコイルの間の電磁結合の度合いを最大にするために、アンテナコイルが、約３ミリメートルから約３．５ミリメートルの間の直径を有することができる。皮膚内のより深い位置に位置する埋込み装置との電磁結合の度合いを最大にするために、アンテナコイルのサイズを増大させることができる。これに対応して、アンテナコイルによって供給される電磁エネルギーの周波数を小さくすることができる。アンテナコイルのアレイの中のアンテナは、それぞれの異なるサイズまたは他のそれぞれの異なる特性を有することができる。
[0048] アンテナ間の距離は、アレイの中のアンテナコイル間の電磁結合の度合いを最小にするように、アレイの中の少なくとも１つのアンテナコイル内のアレイの面積を最大にするように（例えば単一のアンテナコイルと埋込み装置の間の電磁結合の度合いが低いエリアを最小にするように）、または他の何らかの考慮事項に従って指定することができる。例えば、隣接するコイル間の電磁結合を最小にし、同時に、どのアンテナコイルによってもカバーされていないアレイ１４０の面積を最小にするように、アンテナコイルのアレイ１４０の中の個々のアンテナコイルの巻線間の距離（図１Ｃでは距離ｄｇａｐによって示されている）を指定することができる。特定の例では、アンテナコイルのアレイ１４０の中の個々のアンテナコイルの巻線間の距離ｄｇａｐが約０．５ミリメートルでありうる。アンテナコイルの中心間の距離（図１Ｃでは距離ｄｃｃによって示されている）は、この指定されたアンテナ間距離およびコイルのサイズに基づいて指定することができる。例えば、ｄｇａｐが約０．５ミリメートル、コイルのサイズ（ｄｃｏｉｌ）が約３ミリメートルから約３．５ミリメートルの間である場合には、ｄｃｃを、約３．２ミリメートルから約３．７ミリメートルの間とすることができる。
[0049] リーダ装置のアンテナコイルのアレイの中のアンテナコイルのサイズ、形状および組成、またはアンテナコイルアレイの構成の他の特性は、さまざまな考慮事項に従って指定することができる。このような考慮事項は、アンテナコイルを介して埋込み装置に供給することができる無線周波電力の量を増大させること、埋込み装置への無線周波電力伝達の効率を（例えば皮膚の組織または流体によって吸収される電力の量に対する埋込み装置によって受信される電力の量の比を増大させることにより）増大させること、皮膚の組織または流体による無線周波電力の吸収の体積密度または面積密度を（例えば皮膚の特定の体積または面積によって吸収される電力の量をある指定された最大値よりも低く保つことにより、皮膚の組織または流体による無線周波電力の吸収の最大体積密度または面積密度に対する埋込み装置によって受信される電力の量の比を増大させることにより）低下させること、または他の何らかの考慮事項を含むことができる。
[0050] これらの考慮事項に従って、アレイの中の多数のアンテナコイルを、それぞれの振幅および相対位相の無線周波電力を供給するように、同時に動作させることができる。それに加えてまたはその代わりに、アレイのアンテナコイルと皮膚表面の下に埋め込まれた埋込み装置のアンテナとの間の電磁結合の度合いを増大させるように、アンテナコイルのアレイを構成することもできる。このことは、例えばアンテナコイルが皮膚表面と直接に接触するように、および／または指定された小さな厚さを有する保護材料もしくは他の態様で構成された材料の層によりアンテナコイルが皮膚表面から分離されるようにリーダ装置を構成することによって、リーダ装置が皮膚表面に装着されているときのアンテナコイルおよび埋込み装置およびリーダ装置の間の距離を最小にすることを含むことができる。
[0051] アレイの中のアンテナコイルと埋込み装置のアンテナとの間の電磁結合の度合いを最大にすることはさらに、アレイの中のアンテナコイルのＱ値（quality factor）、サイズ、共振周波数、インピーダンス、定在波比（standing wave ratio）または他の何らかの特性を指定することを含むことができる。このことは、アンテナコイルをそれぞれのコンデンサに結合すること、例えばアンテナコイルの離調（detuning）を防ぐため、または皮膚の組織によるアンテナコイルの電気的特性に対する他の効果を防ぐために、指定された厚さ、比誘電率または他の特性を有する材料の層をアンテナコイルと皮膚表面の間に配することを含むことができる。アレイの中のアンテナコイルと埋込み装置のアンテナとの間の電磁結合の度合いを最大にすることは、さらなる考慮事項に従ってリーダ装置を構成することを含むことができる。
[0052] 図解のための例として、図２は、リーダ装置２００のアンテナアレイの中の特定のアンテナコイル２１０の巻線を含む、リーダ装置２００の諸要素の断面を示す。リーダ装置２００は、皮膚内の埋込み装置２０７の位置に近い皮膚２０５の表面に装着されている。埋込み装置２０７は、皮膚の表面の下の、ｄｍｉｎおよびｄｍａｘによって示された予想される深さの範囲内に位置する。リーダ装置２００の装着面２４５は皮膚２０５と接触している。アンテナコイル２１０と皮膚２０５の間に、厚さｔｓｕｐｅｒｓｔｒａｔｅを有する接触層２４０が配されており、接触層２４０は装着面２４５を含む。リーダ装置２００はさらに、厚さｔｓｕｂｓｔｒａｔｅを有するスペーシング層（spacing layer）２３０によってアンテナコイル２１０から分離された接地平面２２０を含む。リーダ装置はさらに、その上に電子部品２６０が配されたプリント回路板２５０（PCB）を含む。電子部品２６０は、ＰＣＢ２５０上に形成されたトレース（trace）２６５を介して、リーダ装置２００のアンテナコイル２１０、接地平面２２０および他の要素（図示せず）に結合されている。装置２００の特性（例えばコイル２１０のサイズまたは直径、接触層２４０および／またはスペーシング層２３０の厚さ）は、皮膚の下の埋込み装置２０７の（例えばｄｍｉｎおよびｄｍａｘに基づく）予想される深さ、埋込み装置２０７のアンテナのサイズまたは他の何らかの因子に関して指定することができる。
[0053] 示されているように、アンテナコイル２１０は、接触層２４０によって皮膚表面から分離されている。アンテナコイル２１０を損傷から保護するように接触層２４０を構成することができる。接触層２４０はさらに、装荷（loading）、離調、またはアンテナコイル２１０の電気的特性に対する皮膚２０５のその他の効果を防ぎまたは低減させるように指定された厚さ、比誘電率または他の特性を有することができる。例えば、接触層２１０は、コイル２１０によって放出される電磁エネルギーの消散を最小にするために低損失材料（例えば炭化水素／セラミックラミネート材料）から構成することができる。例えば、接触層２４０は、約０．００２よりも小さい誘電正接（loss tangent）を有する材料から構成することができる。それに加えてまたはその代わりに、接触層２１０は、アンテナの効率を最大にするために低い相対誘電率（relative permittivity）を有することもできる。例えば、接触層は、約３．５よりも小さい相対誘電率を有することができる。
[0054] アンテナコイル２１０の離調を減らすため、またはアンテナ２１０の性能に対する皮膚２０５の他の有害な電気的効果（例えば比較的に高い相対誘電率もしくは皮膚の他の電気的特性の効果）を減らすために、接触層２１０の厚さを増大させることができる。しかしながら、接触層２４０の厚さを増大させることは、埋込み装置２０７とアンテナコイル２１０の間の距離を増大させることにより、アンテナコイル２１０と埋込み装置２０７のアンテナとの間の結合を低下させうる。したがって、（例えば埋込み装置２０７までの距離を低減させ、同時にアンテナコイル２１０の電気的特性に対する皮膚２０５の効果を最小にする）因子の組合せに基づいて接触層２４０の厚さを指定することができ、例えば、接触層２４０は、約０．１ミリメートルから約０．４ミリメートルの間の厚さを有することができる。その代わりに、接触層２４０をリーダ装置２００から省くこともできる。
[0055] 図示のリーダ装置２００は、アンテナコイル２１０から分離された、アンテナコイル２１０に対して実質的に平行な接地平面２２０を含む。接地平面２２０は、銅または他の何らかの導電性材料から構成することができる。接地平面２２０は、スペーシング層２３０によってアンテナコイル２１０から分離されている。スペーシング層は、（例えば約０．００２よりも小さい誘電正接を有する）低損失材料から構成することができ、または、アンテナコイル２１０と埋込み装置２０７の間の電磁結合を改良するため、アンテナコイル２１０から放出され、スペーシング層２３０によって吸収されるエネルギー量を低減させるため、アンテナコイル２１０の効率を増大させるため、コイル２１０を装置２００の他の要素に接続するビア（via）２１５による電磁エネルギーの放射を最小にするために、もしくは他の何らかの考慮事項に従って、（例えば低い相対誘電率、例えば約３．５よりも小さい相対誘電率を有するように）他の態様で指定することができる。
[0056] 接地平面２２０および接地平面２２０の特性（例えば厚さ、材料組成、アンテナコイル２１０からの距離）は、例えば（例えば放出される無線周波波の波長および／またはアンテナコイル２１０のサイズに関係した距離だけアンテナコイル２１０から分離されていることにより）アンテナ２１０および／または埋込み装置２０７から放出された無線周波波を反射することによって、アンテナコイル２１０と埋込み装置２０７のアンテナとの間の電磁結合を増大させるように構成することができる。例えば、アンテナコイル２１０の直径が約３ミリメートルから約３．５ミリメートルの間にある場合には、接地平面を、アンテナコイル２１０から約１．５ミリメートルよりも大きくすることができる（すなわち、スペーシング層２３０の厚さｔｓｕｂｓｔｒａｔｅを約１．５ミリメートルよりも大きくすることができる）。スペーシング層２３０の厚さは、アンテナコイル２１０のサイズの増大とともに増大させることができる。
[0057] 接地平面は、さまざまな構造体、例えば無線周波共振器、反射器、またはアンテナコイル２１０と埋込み装置２０７との間の無線周波エネルギーの伝達および／もしくは送信を改良するように構成された他の構造体を含むように形成することができる。リーダ装置２００は、（例えば図示の接地平面２２０とアンテナコイル２１０の間、接触層２４０の装着面２４５上、および／または接触層２４０内に配された）追加の接地平面層、および／または形成された共振器、反射器もしくは他の構造体の層を含むことができる。その代わりに、接地平面２２０をリーダ装置２００から省くこともできる。
[0058] リーダ装置２００の図示の構造体は、さまざまな手法で製造することができる。いくつかの例では、アンテナコイル２１０、接地平面２２０および／またはトレース２６５を、堆積、フォトパターニングまたは他の何らかの方法によって多層プリント回路板上に形成することができる。例えば、アンテナコイル２１０と接地平面２２０を、低損失材料のシートの互いに反対側に形成し、それらを、トレース２６５が形成されたＰＣＢ２５０に電気的および機械的に結合することができる。別の例では、接地平面２２０とトレース２６５を、ＰＣＢ２５０の互いに反対側に形成し、その上に、スペーシング層２３０、アンテナコイル２１０（例えば巻かれてコイルにされた１つまたは複数のワイヤ片として）および接触層２４０を配することができる。さらなる例では、トレース２６５、ＰＣＢ２５０、接地平面２２０、スペーシング層２３０、アンテナコイル２１０および接触層２４０を、単一の多層プリント回路板として形成することができる。いくつかの例では、図示の構造体のうちの１つまたは複数の構造体を、図示の構造体を含むアンテナコイルのアレイが可撓性となるような態様の可撓性材料とすることができる。
[0059] いくつかの例では、図示の構造体のうちの１つまたは複数の構造体を、そのような構造体を通して埋込み装置２０７および／もしくは皮膚２０５に照明を送達することができるような態様の、ならびに／あるいは埋込み装置２０７および／もしくは皮膚２０５によって反射された光、埋込み装置２０７および／もしくは皮膚２０５によって散乱した光、埋込み装置２０７および／もしくは皮膚２０５によって蛍光吸収され、再放出された光、または他の態様で埋込み装置２０７および／もしくは皮膚２０５によって放出された光をこのような構造体を通して検出することができるような態様の透明材料から構成することができる。それに加えてまたはその代わりに、図示の構造体のうちの１つまたは複数の構造体を貫通する窓を形成して、そのような窓を通して照明が放出されることを可能にすること、および／または埋込み装置２０７および／もしくは皮膚２０５からの光がそのような窓を通して受信されることを可能にすることもできる。
[0060] ＩＩＩ．アンテナコイルのアレイの中のコイルの選択ならびに選択されたコイルから放出される無線周波電力の振幅および相対位相の決定
上述のとおり、皮膚表面に装着されたアンテナコイルのアレイは、皮膚表面の下に埋め込まれた装置に無線周波電力を供給するように、さまざまな手法で動作させることができる。いくつかの例、例えば埋込み装置の電力受信アンテナとアレイの中の特定のアンテナコイルとの間の電磁結合および／または整列が特に良好である例では、アンテナコイルのアレイの中の単一のアンテナコイルを、埋込み装置に無線周波電力を放出するように動作させることができる。しかしながら、いくつかの例では、埋込み装置に電力を無線で供給するための無線周波電力を放出するように、このようなアレイの中の２つ以上のアンテナコイルを動作させることができる。単一のコイルが埋込み装置に十分な電力を供給することができないとき、例えば、アレイの中のどのアンテナコイルの中心からも埋込み装置が遠く離れて位置するとき、および／または埋込み装置のアンテナの向きが、任意の１つのアンテナコイルから埋込み装置への無線周波電力の送信を容易にするような向きには向けられていないときには、このような手法で、２つ以上のアンテナコイルを使用することができる。それに加えてまたはその代わりに、他の何らかの考慮事項に従って、例えば電力伝達の効率を増大させるため、皮膚の組織によって吸収される無線周波電力の量を低減させるため、皮膚の特定の面積または体積によって吸収される無線周波電力の最大量を低下させるため（例えば最大電力吸収密度を制限するため）に、またはこの他の何らかの考慮事項に従って、２つ以上のアンテナコイルを使用して、埋込み装置に電力を供給することもできる。
上述のとおり、皮膚表面に装着されたアンテナコイルのアレイは、皮膚表面の下に埋め込まれた装置に無線周波電力を供給するように、さまざまな手法で動作させることができる。いくつかの例、例えば埋込み装置の電力受信アンテナとアレイの中の特定のアンテナコイルとの間の電磁結合および／または整列が特に良好である例では、アンテナコイルのアレイの中の単一のアンテナコイルを、埋込み装置に無線周波電力を放出するように動作させることができる。しかしながら、いくつかの例では、埋込み装置に電力を無線で供給するための無線周波電力を放出するように、このようなアレイの中の２つ以上のアンテナコイルを動作させることができる。単一のコイルが埋込み装置に十分な電力を供給することができないとき、例えば、アレイの中のどのアンテナコイルの中心からも埋込み装置が遠く離れて位置するとき、および／または埋込み装置のアンテナの向きが、任意の１つのアンテナコイルから埋込み装置への無線周波電力の送信を容易にするような向きには向けられていないときには、このような手法で、２つ以上のアンテナコイルを使用することができる。それに加えてまたはその代わりに、他の何らかの考慮事項に従って、例えば電力伝達の効率を増大させるため、皮膚の組織によって吸収される無線周波電力の量を低減させるため、皮膚の特定の面積または体積によって吸収される無線周波電力の最大量を低下させるため（例えば最大電力吸収密度を制限するため）に、またはこの他の何らかの考慮事項に従って、２つ以上のアンテナコイルを使用して、埋込み装置に電力を供給することもできる。
[0061] このようなアンテナコイルのアレイの中のアンテナコイルの選択、ならびに選択されたそれぞれのアンテナコイルから放出される無線周波電力の振幅および相対位相の決定は、アンテナコイルのアレイに対する埋込み装置の位置および／または向きに基づいて決定することができる。このようなアンテナコイルのアレイを含むシステムは、さまざまな手法で埋込み装置の相対的な位置および／または向きを決定することができる。いくつかの例では、このシステムが、埋込み装置によって放出され、散乱し、かつ／または反射された光に基づいて、埋込み装置の位置および／または向きを検出することができる。このことは、埋込み装置から放出され、反射され、かつ／または散乱した光を受信するように、装置の１つまたは複数の光センサ（例えばフォトダイオード、カメラ）を動作させることを含むことができる。このことはさらに、このシステムが、（例えば１つまたは複数のＬＥＤ、レーザまたは他の発光要素を用いて）埋込み装置を照明することを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、このようなアンテナコイルのアレイを含むシステムは、埋込み装置の相対的な位置および／または向きを決定するようにアンテナコイルのアレイを動作させることができる。
[0062] アンテナコイルのアレイは、アンテナコイルのアレイに対する埋込み装置の位置および／または向きを検出するように、さまざまな手法で動作させることができる。例えば、埋込み装置とアレイの中のそれぞれのアンテナコイルとの間の電磁結合の度合いを検出するように、アレイを動作させることができる。このことは、それぞれのアンテナコイルから埋込み装置に無線周波電力を供給することを含むことができる。（例えばそれぞれの期間中に）アンテナコイルが無線周波電力を供給したことに応答して埋込み装置によって散乱した、埋込み装置から反射された、または他の態様でそれぞれのアンテナコイルが埋込み装置から受信した無線周波信号の信号強度を検出および使用して、埋込み装置の位置および／または向きを決定することができる。それに加えてまたはその代わりに、埋込み装置は、（例えばそれぞれの異なる期間中に）それぞれのアンテナコイルから受信した無線周波電力の量を測定すること、および埋込み装置が受信した無線周波電力の量を示す無線送信を提供することもできる。このことは例えば、埋込み装置のアンテナに結合された無線周波整流器から出力された電圧の大きさを測定することを含むことができる。検出された信号強度、受信した無線送信、または埋込み装置の位置および／または向きに関する他の情報を参照用テーブルに適用して、または他の何らかの手法で使用して、アンテナコイルのアレイに対する埋込み装置の位置および／または向きを決定することができる。
[0063] アンテナコイルのアレイの中のアンテナコイルに対する埋込み装置の決定された位置および／または向きに基づいていくつかのアンテナコイルを選択し、それらのコイルを、埋込み装置に無線周波電力を供給するように、または他の態様で埋込み装置と相互作用するように（例えば埋込み装置に無線周波信号を送信するように、埋込み装置から無線周波信号を受信するように）動作させることができる。それらのコイルの選択ならびにそれらのコイルの動作特性（例えば放出される無線周波電力の振幅および／または相対位相）の指定は、さまざまな考慮事項に従って、例えば、埋込み装置によって受信される電力の量を増大させるように、皮膚もしくは他の組織によって吸収される電力の量を低減させるように、皮膚もしくは他の組織の特定の体積または面積によって吸収される電力の最大量を低減させる（例えば皮膚によって吸収される無線周波電力の最大体積密度または面積密度を維持する）ように、または他の何らかの考慮事項に従って実施することができる。いくつかのケースでは、このことが、エリアの中の単一のアンテナコイルを選択すること、および選択された単一のアンテナコイルを、埋込み装置に無線周波電力を供給するように動作させることを含むことができる。例えば、埋込み装置が特定のアンテナコイルの中心の近くに位置する場合、および／または埋込み装置のアンテナの特性方向（例えば実質的に平らなアンテナコイルの平面に対して垂直な方向）が、その特定のアンテナコイルと整列している場合には、アンテナコイルのアレイの中からその特定のアンテナコイルを選択し、その特定のアンテナコイルを、埋込み装置に無線周波電力を供給するように単独で動作させることができる。
[0064] 他のケースでは、２つ、３つまたは４つ以上のアンテナコイルを選択し、それらのアンテナコイルを、それぞれの振幅および相対位相に従って埋込み装置に無線周波電力を供給するように動作させることができる。例えば、埋込み装置が単一のコイルの縁の近くに位置すること、または２つ以上のコイル間に位置することがあり、最も近い２つ、３つまたは４つ以上のアンテナコイルを選択し、それらのアンテナコイルを、埋込み装置に無線周波電力を供給するように動作させることができる。選択されたそれぞれのアンテナコイルから放出される無線周波電力の振幅および相対位相は、本明細書に記載された考慮事項に従って、例えば、埋込み装置によって受信される電力の量を増大させるように、埋込み装置への電力伝達の効率を増大させるように、皮膚もしくは他の組織によって吸収される電力の量および／もしくは密度を低減させるように、または他の何らかの考慮事項に従って指定することができる。このことは、選択されたそれぞれのアンテナコイルから放出される無線周波電力の振幅および相対位相を、アンテナアレイによって生成された近距離場無線周波場が皮膚内で強め合う干渉と弱め合う干渉のパターンを示すような態様で指定することを含むことができる。これらの振幅および相対位相は、強め合う干渉と弱め合う干渉のパターンがある考慮事項を満たすような態様で、例えば、埋込み装置の位置が、強め合う干渉と弱め合う干渉の示されたパターン内の強め合う干渉の領域にあるような態様で、ならびに／または、無線周波場の最大強度の方向が、埋込み装置の位置において、埋込み装置のアンテナまたは他の無線周波電力受信要素の特性方向と整列するような態様で指定することができる。
[0065] ２つ以上のアンテナコイルが選択される例における、アンテナコイルのアレイの中からの、埋込み装置に無線周波電力を供給するアンテナコイルのセットの選択、ならびに放出されるそのような無線周波電力の振幅および相対位相の決定は、アンテナコイルのアレイに対する埋込み装置の位置および／または向きに基づいて、さまざまな手法で決定することができる。例えば、アンテナコイルのアレイ、皮膚および他の組織、ならびに埋込み装置の電気的特性のモデルを使用して、選択されたアンテナコイルを介して放出される無線周波電力の振幅および相対位相を最適化法を使用して選択するためのアンテナコイルの識別を決定することができる。このような最適化法は、遺伝的アルゴリズム（genetic algorithm）、動的計画法（dynamic programming）、勾配降下法（gradient descent）もしくは他の何らかの方法、または方法の組合せを含むことができる。使用される方法は、埋込み装置によって受信される電力の量を増大させるように、電力伝達の効率を増大させるように、または本明細書に記載された他の何らかの考慮事項に従って動作することができる。このような最適化は、アンテナコイルのアレイを含む装置のコントローラによって実行することができる。それに加えてまたはその代わりに、このような最適化を、アンテナコイルのアレイに対する埋込み装置のある範囲の異なる位置および／または向きに対して実行することもでき、また、このような最適化を使用して、埋込み装置の位置および／または向きに基づいて、無線周波電力を供給するのに使用するアンテナコイルのセットを決定する目的、ならびに、２つ以上のアンテナコイルが選択される例では、選択されたアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルから放出する無線周波電力の振幅および相対位相を決定する目的に使用することができる、１つまたは複数の参照用テーブルのための情報を決定することもできる。
[0066] それに加えてまたはその代わりに、他の方法および／または他の情報源を使用して、アンテナコイルを選択し、かつ／またはこのような選択されたアンテナコイルから放出される無線周波電力の振幅および相対位相を決定することもできる。例えば、埋込み装置は、埋込み装置が受信したシステムのアンテナコイルのアレイからの無線周波電力の量を、（例えば埋込み装置のアンテナに結合された埋込み装置の整流器から出力された電圧を測定することにより）測定し、無線指示（例えば無線周波信号、光学信号）を応答としてシステムに送信することができる。システムは次いで、埋込み装置が受信した電力の量の受信された無線指示に基づいて、アンテナアレイの中のアンテナコイルを選択し、選択されたアンテナコイルを介して放出される無線周波電力の振幅および相対位相を指定することができる。このことは、遺伝的アルゴリズムを使用して、１つもしくは複数の負のフィードバックループを、アンテナコイルを選択し、選択されたアンテナコイルを介して放出される無線周波電力の振幅および相対位相を決定するように動作させること、または他の何らかの手法で、受信された無線指示、もしくは埋込み装置が受信した無線周波電力の量に関する他の情報に基づいて、アンテナコイルを選択し、選択されたアンテナコイルを介して放出される無線周波電力の振幅および相対位相を決定するように動作させることを含むことができる。いくつかの例では、他の方法の参照用テーブルを使用して、最初に、埋込み装置の位置および／または向きに基づいて、アンテナコイルを選択し、選択されたアンテナコイルから放出される無線周波電力の振幅および相対位相を決定することができる。続いて、選択されたコイルの識別、および／または選択されたコイルから放出される無線周波電力の振幅もしくは相対位相を、受信された無線指示、または埋込み装置が受信した無線周波電力の量に関する他の情報に基づいて変化させることができる。
[0067] ＩＶ．例示的な埋込み可能超小型電子装置
本明細書に記載されたリーダ装置は、アンテナコイルのアレイを含み、このアンテナコイルのアレイは、埋込み装置に無線（例えば無線周波）エネルギーを供給するように、埋込み装置に無線送信を送信するように、埋込み装置から無線送信を受信するように、または他の態様で埋込み装置と無線で相互作用するように構成されている。このような埋込み装置は、１つまたは複数のアンテナ（例えば多重巻きコイルアンテナ）を含むことができ、この１つまたは複数のアンテナは、このような無線電力を受信するように、リーダ装置と無線で通信するように、または他の何らかの機能を実行するように構成されている。このような埋込み装置は、さまざまな電子部品を含むことができ、それらの電子部品は、このような機能を提供するように構成されており、かつ／またはさらなる機能を提供するように、例えば、特性を測定し、測定されたその特性に関係した無線送信および／または他の何らかの情報（例えば埋込み装置の識別もしくは動作状態に関する情報、暗号鍵に関する情報、ユーザプロファイルに関する情報もしくはユーザ認証情報）に関係した無線送信を送信するよう、埋込み装置のセンサ（例えば光センサ、加速度計、歪みセンサ、分析物センサ、生体電位センサ）を動作させるように構成されている。
本明細書に記載されたリーダ装置は、アンテナコイルのアレイを含み、このアンテナコイルのアレイは、埋込み装置に無線（例えば無線周波）エネルギーを供給するように、埋込み装置に無線送信を送信するように、埋込み装置から無線送信を受信するように、または他の態様で埋込み装置と無線で相互作用するように構成されている。このような埋込み装置は、１つまたは複数のアンテナ（例えば多重巻きコイルアンテナ）を含むことができ、この１つまたは複数のアンテナは、このような無線電力を受信するように、リーダ装置と無線で通信するように、または他の何らかの機能を実行するように構成されている。このような埋込み装置は、さまざまな電子部品を含むことができ、それらの電子部品は、このような機能を提供するように構成されており、かつ／またはさらなる機能を提供するように、例えば、特性を測定し、測定されたその特性に関係した無線送信および／または他の何らかの情報（例えば埋込み装置の識別もしくは動作状態に関する情報、暗号鍵に関する情報、ユーザプロファイルに関する情報もしくはユーザ認証情報）に関係した無線送信を送信するよう、埋込み装置のセンサ（例えば光センサ、加速度計、歪みセンサ、分析物センサ、生体電位センサ）を動作させるように構成されている。
[0068] このような埋込み装置は、非常に小さなサイズを有することができる（例えば約１ミリメートル未満の最大寸法を有することができる）。したがって、本明細書に記載された埋込み装置を、超小型電子装置と記述することができる。このような超小型電子装置は、リーダ装置から受信した無線電力によって電力が供給されるように、および／またはリーダ装置への無線送信を生成するように構成された論理ゲート、マイクロコントローラまたは他のディジタル論理要素を含むことができる。その代わりに、本明細書に記載された埋込み装置は、アナログ構成部品（例えば共振器、関心の物理的変量に関係した静電容量を有する可変コンデンサ、表面弾性波変換器および／またはフィルタ）だけを含むこともできる。いくつかの例では、このような埋込み装置の構成部品（例えば電子部品、センサ、アンテナ）を体内の環境から保護するため、および／または埋込み装置の生体適合性を向上させるために、それらの構成部品を、半導体上に形成された保護および／またはカプセル化殻（shell）または層内、例えばガラス、パッシベーション層内に封入することができる。
[0069] 本明細書に記載された超小型埋込み電子装置（例えば１２０、２０７）は、さまざまなプロセスによって、超小型電子装置が小さなサイズ（例えば約０．４ミリメートル未満の最大寸法）を有するように形成することができる。いくつかの例では、このことが、超小型電子装置の大部分の要素または全ての要素を、単一の集積回路（例えば約４００ミクロン未満×約４００ミクロン未満の面積、および約１００ミクロン未満の厚さを有する集積回路）の表面または内部に形成することを含むことができる。すなわち、単一の集積回路内に、超小型電子装置のセンサ、エネルギー受信器、送信器、コントローラおよび／または他の何らかの要素を提供することができる。いくつかの例では、このような集積回路上に追加の構成部品を形成すること、および／またはこのような集積回路に追加の構成部品を接着もしくは接続することができる。例えば、このような集積回路にコイルもしくは他のアンテナ構造体を電気的に接続すること、および／またはこのような集積回路の周囲にコイルもしくは他のアンテナ構造体を巻きつけることができる。さらに、他の何らかの機能を提供するため、例えば、集積回路とその集積回路が埋め込まれたまたは他の態様でその集積回路が配された組織との間の界面を制御するために、このような集積回路の１つまたは複数の表面に、保護材料、生物適合性材料、分析物感応性（analyte-sensitive）材料または他の態様で構成された材料の層を形成（して、例えば集積回路をカプセル化）することもできる。いくつかの例では、リフローはんだ付けされた、接着剤で接着された、または他の手法で一体に接合された多数の集積回路（例えば、第２の集積回路に接合されたコントローラおよびセンサを含む第１の集積回路、第２の集積回路は、エネルギー受信器と送信器と、エネルギー受信器および送信器に電子的に接続されたアンテナコイルとを含む）から、超小型電子装置を形成することができる。
[0070] 図解のための例として、図３Ａおよび３Ｂは、埋込み可能な超小型電子装置３００（の透視図および断面図それぞれ）を示し、埋込み可能な超小型電子装置３００は、単一の集積回路３１０（例えば、シリコンまたは他の何らかの半導体基板材料もしくは他の集積回路基板材料からなる単一の片から形成された集積回路）を備える。超小型電子装置３００のさまざまな構成部品は、集積回路３１０から形成されている。これらの構成部品は、アンテナコイル３２５、光電池（photovoltaic cell）３２０、いくつかの光センサ３３０（例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、他の何らかの光電子工学要素）、ならびに第１および第２の電極３５０を含む。超小型電子装置３００はさらに、集積回路３１０の表面に形成された光学フィルタ３３５、カプセル封入層３４０および分析物感応性物質３５５を含む。
[0071] コイル３２５は、超小型電子装置３００に電力を供給するための無線エネルギー（例えばリーダ装置または他の外部システムから送信された無線周波電力）を受信するように構成することができる。それに加えてまたはその代わりに、外部システムもしくは外部装置（例えば本明細書の他の箇所に記載されたリーダ装置のアンテナコイルのアレイの中の１つもしくは複数のアンテナコイル）から無線送信を受信し、かつ／または外部システムもしくは外部装置（例えば本明細書の他の箇所に記載されたリーダ装置のアンテナコイルのアレイの中の１つもしくは複数のアンテナコイル）に無線送信を送信するように、コイル３２５を構成することもできる。コイル３２５によって後方散乱し、または他の態様でコイル３２５によって反射された受信無線周波電力の量の経時変化するパターンを制御することにより無線指示を放出するように、このコイルを動作させることができる。このことは、指定されたインピーダンスをコイル３２５に接続することによって（例えば、指定された低インピーダンスまたは高インピーダンスをコイル３２５の２つの端子を横切って接続するように電気スイッチを動作させることによって）、コイル３２５を離調させること、または他の手法でコイル３２５の１つもしくは複数の電気的特性を経時的に制御することを含むことができる。示されているように、コイル３２５は、多数の層内に形成された導電性材料（例えばポリシリコン、金属トレース、他の何らかの導電性材料）の多数の巻きを含む。その代わりに、コイルは、多数の層内に形成された単一の巻き（例えば効果的に螺旋形のコイル（effectively helical coil））、単一の層内に形成されたいくつかの巻き（例えば渦巻コイル（spiral coil））、および／または他の何らかの形状もしくは構成を含むこともできる。さらに、超小型電子装置３００は、無線送信を送信もしくは受信し、かつ／または超小型電子装置３００に電力を供給するための無線エネルギーを受信するように構成されたストリップ線路、フラクタルアンテナ、パッチアンテナ、または他の何らかの形成された要素を含むことができる。
[0072] それに加えてまたはその代わりに、超小型電子装置３００は、（例えば、放出された光学エネルギーの経時変化する強度、波長、偏光度もしくは偏光方向または他の何らかの特性の経時変化するパターンを制御することによって）光学無線指示を提供するように構成されたＬＥＤ、レーザ、または他の光電子工学要素（図示せず）を含むこともできる。
[0073] 光電池３２０は、超小型電子装置３００に電力を供給するための光学エネルギーを受信するように構成されている。さらに、光電池３２０を光センサとして使用して、光電池３２０によって受信された光の強度または他の特性を検出する（例えば表面下血管系の部分を透過し、光電池３２０によって受信された光の強度を検出する）こともできる。このことは、光電池３２０によって産み出された電流または電圧を検出することを含むことができる。
[0074] 光センサ３３０はそれぞれ、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスティブ要素（photoresistive element）または他の光感応性要素のうちの１つまたは複数の要素を含む。光センサ３３０は、指定された波長、偏光、入射方向または光の他の何らかの特性を有する光の強度を検出することができる。いくつかの例では、このことが、光センサ３３０の光感応性要素が、受信された光の強度に対して感応性であること、および光学フィルタ３３５が、光感応性要素によって検出される強度が、指定された範囲内の波長、偏光方向または他の特性を有する光の強度に対応するような態様で、指定された範囲の波長、偏光方向または他の特性に対応しない波長、偏光方向または他の特性を有する光を遮断するように構成されていることを含むことができる。例えば、光学フィルタ３３５は、指定された波長範囲内の光を通過させるように構成されたブラッグ反射器、カラーフィルタまたは他の要素を含むことができる。別の例では、光学フィルタ３３５が、超小型電子装置に対する指定された角度範囲内から入射した光を通過させるように構成された格子または他の要素を含むことができる。
[0075] 示されているように、超小型電子装置３００はいくつかの異なる光センサ３３０を含む。超小型電子装置の異なる位置（例えば光センサ３３０の位置に対応する位置）で受信された光の実質的に同じ特性（例えば、超小型電子装置３００に対する実質的に同じ入射角範囲からの指定された波長範囲内の受信光の強度）を検出するように、これらの光センサ３３０を構成することができる。このような例では、異なる光センサ３３０の出力を使用して、超小型電子装置３００の表面を横切って光の強度をマップすること、光強度の勾配を決定すること、超小型電子装置３００の近くの表面下血管系の部分による光の相対吸収を（例えば、表面下血管系のその部分の下の光センサ３３０によって受信された光の強度を、表面下血管系のその部分の下以外の位置にある光センサ３３０によって受信された光の強度と比較することによって）決定すること、または、他の何らかの決定もしくは機能を実行することができる。それに加えてまたはその代わりに、異なる波長範囲内の光、異なる入射方向からの光、または他の何らかの特性に従って異なる光を検出するように、異なる光センサ３３０を構成することもできる。例えば、表面下血管系の部分を透過した第１の波長（例えば赤色波長）の光を検出するように、第１の光センサ３３０を構成することができ、表面下血管系のその部分を透過した第２の波長（例えば近赤外波長）の光を検出するように、第２の光センサ３３０を構成することができ、第１および第２の光センサ３３０によって検出された光の強度に基づいて、表面下血管系のその部分の血液の酸素含量または酸素飽和度を決定することができる。
[0076] 第１および第２の電極３５０は、生体電位（例えば筋電図、心電図もしくは体の電気的に活性な他の細胞に関係した信号に関する電圧および／もしくは電流）の検出を提供するように、分析物（例えばヒドロニウムイオン、カリウム、グルコース）の濃度を検出するように、または他の何らかの機能を提供するように、さまざまな手法で構成し、かつ／または動作させることができる。第１および第２の電極３５０は、集積回路３１０の形成中に、金属性および／または導電性材料（例えばポリシリコン、アルミニウム、金）から形成することができる。それに加えてまたはその代わりに、電極３５０の表面に、銀、塩化銀、白金、金または他の何らかの材料の層を（例えばスパッタリング、電気めっきによって）形成することもできる。
[0077] いくつかの例では、その内部に超小型電子装置３００が配された皮膚内または他の何らかの組織内の間質液（または他の流体）中の分析物を検出するように、電極３５０を構成し、かつ／または動作させることができる。電極３５０は、この分析物を、例えば分析物の濃度、存在の有無または他の何らかの特性に関係した、電極３３０間の電圧および／または電極３３０を通る電流を検出することにより、電気化学的に検出することができる。したがって、電極３５０のうちの１つの電極を、作用電極の働きをするように構成することができ、その電極は、作用電極上でまたは作用電極の近くで分析物と選択的に相互作用する不動化された分析物感応性物質３５５（例えば試薬、タンパク質、酵素）を含むことができる。このような分析物感応性物質は、分析物感応性物質を架橋させて電極の表面の架橋層とすることにより、作用電極の表面に不動化することができる。このことは、アルデヒド、ジアルデヒド（例えばグルタルアルデヒド）または他の架橋剤を使用して、分析物感応性物質の架橋層を電極表面に形成することを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、このような分析物感応性物質を、作用電極上に配された分析物透過性のポリマー層内に限局することもできる。
[0078] 保護層３４０は、組織環境から（例えば異物反応に起因する損傷から）集積回路３１０を保護するために、集積回路３１０から組織を保護するために（例えば、集積回路３１０の細胞毒性の化学物質および／もしくは表面が、組織を傷つけること、および／もしくは有害な化学物質を体内に放出することを防ぐために）、超小型電子装置２００が存在することに対する体の異物反応を低減させかつ／もしくは制御するために、または他の何らかの機能を提供するために提供される。示されているように、保護層３４０は、超小型電子装置３００の環境内の流体および／または組織が電極３５０および／または分析物感応性物質３５５と接触することを可能にするために保護層３４０を貫通して形成された窓３４５を含む。保護層３４０は例えば、さらなるセンサ（例えば電極、圧力センサ、分析物センサもしくは流体センサ）へのアクセスを提供するためのさらなる窓もしくは他の特徴、集積回路３１０を装着する（例えば縫合糸もしくは他の接続手段を保護層３４０の穴、タブもしくは他の形成された特徴に取り付ける）ための手段を提供するためのさらなる窓もしくは他の特徴、または他の何らかの用途に基づくさらなる窓もしくは他の特徴を含むことができる。
[0079] 集積回路３１０はさらに、外部源から無線電力を受信し（例えば、外部リーダ装置または他の何らかの電力源から光学エネルギー、無線周波エネルギーまたは他の何らかの形態のエネルギーを受信し）、超小型電子装置３００が内部に配された体の物理的変量を検出し、かつ／または血流力学的もしくは生理的パラメータを決定し、検出された特性またはパラメータの無線送信を提供し、超小型電子装置３００の他の機能を提供するように超小型電子装置３００の要素を動作させるよう構成された電子部品（図示せず）を含む。このようなコントローラは、アナログ要素（例えば増幅器、フィルタ、バッファ、電力調節回路、アナログ発振器）、ディジタル要素（例えばアナログ−ディジタル変換器、マイクロプロセッサ、比較器、論理ゲート、ディジタル発振器、メモリ）、または超小型電子装置３００の機能を提供するように構成された他の構成部品を含むことができる。
[0080] 図示された超小型電子装置３００は、非限定的な例であることが意図されていることに留意されたい。本明細書に記載された超小型電子装置は、図示された要素よりも多くの要素もしくは少ない要素を含むことができ、または追加の要素（例えば追加のタイプのセンサ、無線指示を提供する追加の手段）を含むことができる。例えば、超小型電子装置は、表面下血管系の部分の全体または一部を囲うことができる。例えば、超小型電子装置は、歪み感応性の延長部分を含むことができ、この歪み感応性の延長部分は、表面下血管系の部分を、（例えば表面下血管系のその部分の圧力に関係した、表面下血管系の部分の血液の体積に関係した）表面下血管系の部分の膨張により歪み感応性の延長部分が変形しうるような態様で、少なくとも部分的に囲うように構成されており、超小型電子装置が、表面下血管系のその部分の血流力学的特性に関係した歪みを検出することを可能にする。
[0081] さらに、本明細書では、センサおよびこのようなセンサを含む埋込み可能な超小型電子装置が、一例として、人の皮膚表面の下（の例えば表面下血管系の部分の近く）に埋め込まれるように構成された装置として説明されるが、開示された超小型電子装置は、他の文脈でも使用することができることに特に留意されたい。例えば、動物に関係する血流力学的もしくは生理的パラメータまたは他の情報を測定するために使用される埋込み可能装置に、本明細書に開示された超小型電子装置を含めることができる。別の例では、廃棄物処理プロセス、医薬品合成プロセス、食品製造プロセス、発酵プロセスもしくは内科的治療プロセスなどの人為的プロセスの部分である自然環境、材料もしくは流体の光強度もしくは他の特性を測定する装置、または他の何らかの材料もしくは環境の光強度もしくは他の特性を測定する装置に、本明細書に開示された超小型電子装置を含めることができる。さらに、本明細書に記載されたリーダ装置（すなわちこのような超小型電子装置と相互作用するように構成されたアンテナコイルのアレイを含むリーダ装置）を、このような代替環境の表面および／または内部に装着されるように構成することもできる。
[0082] Ｖ．リーダ装置の例示的な電子部品
図４は、外部リーダ装置４８０と無線通信中の超小型埋込み電子装置４００を含むシステムのブロック図である。超小型電子装置４００は、超小型電子装置４００の１つまたは複数の要素（例えば電子部品、センサ、送信器、エネルギー受信器）を提供する単一の集積回路４１０を含む。集積回路４１０は、例えば超小型電子装置４００と皮膚表面との間に表面下血管系の部分が位置するような態様で、皮膚表面の下に埋め込まれるようにまたは他の態様で皮膚表面の下に置かれるように構成されている。図示されているように、集積回路４１０は、光センサ４２０、トランシーバ４４０およびコントローラ４５０を提供する。トランシーバ４４０は、外部リーダ４８０から無線電力４７１を受信することによって、コントローラ４５０および／または超小型電子装置４００の他の要素に動作電圧を供給し、かつ／または、アンテナアレイ４７０を介して外部リーダ４８０に無線送信４７１を送信する。光センサ４２０は、超小型電子装置４００の環境から受信された光、例えば表面下血管系の部分によって反射された光、表面下血管系の部分によって散乱した光、表面下血管系の部分によって部分的に吸収された光、またはさもなければ表面下血管系の部分を透過した光の特性（例えば強度）を検出するように構成されている。このような光は、外部リーダ４８０の発光体４６０によって提供される照明４６１として提供することができ、または周囲光源もしくは他の何らかの照明源から提供することができる。光センサ４２０を使用して検出もしくは決定された情報に関係した無線指示（例えば無線周波指示４７１）および／または他の何らかの情報に関係した無線指示（例えば無線周波指示４７１）を提供するように、コントローラ４５０によってトランシーバ４４０を動作させることができる。
図４は、外部リーダ装置４８０と無線通信中の超小型埋込み電子装置４００を含むシステムのブロック図である。超小型電子装置４００は、超小型電子装置４００の１つまたは複数の要素（例えば電子部品、センサ、送信器、エネルギー受信器）を提供する単一の集積回路４１０を含む。集積回路４１０は、例えば超小型電子装置４００と皮膚表面との間に表面下血管系の部分が位置するような態様で、皮膚表面の下に埋め込まれるようにまたは他の態様で皮膚表面の下に置かれるように構成されている。図示されているように、集積回路４１０は、光センサ４２０、トランシーバ４４０およびコントローラ４５０を提供する。トランシーバ４４０は、外部リーダ４８０から無線電力４７１を受信することによって、コントローラ４５０および／または超小型電子装置４００の他の要素に動作電圧を供給し、かつ／または、アンテナアレイ４７０を介して外部リーダ４８０に無線送信４７１を送信する。光センサ４２０は、超小型電子装置４００の環境から受信された光、例えば表面下血管系の部分によって反射された光、表面下血管系の部分によって散乱した光、表面下血管系の部分によって部分的に吸収された光、またはさもなければ表面下血管系の部分を透過した光の特性（例えば強度）を検出するように構成されている。このような光は、外部リーダ４８０の発光体４６０によって提供される照明４６１として提供することができ、または周囲光源もしくは他の何らかの照明源から提供することができる。光センサ４２０を使用して検出もしくは決定された情報に関係した無線指示（例えば無線周波指示４７１）および／または他の何らかの情報に関係した無線指示（例えば無線周波指示４７１）を提供するように、コントローラ４５０によってトランシーバ４４０を動作させることができる。
[0083] 示されているように、トランシーバ４４０、コントローラ４５０および光センサ４２０は、集積回路４１０によって提供されている。しかしながら、これらの構成部品のうちの１つもしくは複数の構成部品、またはこれらの構成部品の要素のうちの１つもしくは複数の要素を、集積回路４１０に取り付けること、および／もしくは集積回路４１０上に形成することができ、かつ／または、１つもしくは複数のさらなる集積回路（例えば、集積回路４１０にはんだ付けされ、もしくは集積回路４１０に接着剤で接着され、もしくは他の手法で集積回路４１０に接合され、集積回路４１０に電気的に接続された１つもしくは複数のさらなる集積回路）内に提供することができる。例えば、集積回路４１０上に形成されまたは他の手法で集積回路４１０上に配されたワイヤのループまたは他の導電性要素として、トランシーバ４４０のコイルまたは他のアンテナを提供することができる。いくつかの例では、集積回路４１０の表面に形成された１つまたは複数のパッドを介して、このような要素、またはさらなる集積回路を、集積回路４１０に接続することができる。さらに、集積回路４１０を保護するため、超小型電子装置４００と周囲の組織または流体との間の界面を制御するため、関心の分析物に対する集積回路のセンサ（例えば電極）の感度を高めるため、光センサ４２０によって環境から受信される光の特性を（例えば集積回路４１０上に光センサ４２０を覆って光学フィルタを形成および／または配することによって）制御するために、保護層（例えばポリマー層）または他の何らかの材料被覆で、集積回路４１０をコーティングすることができる。
[0084] 集積回路４１０内に形成されたコントローラ４５０は、さまざまな要素を含むことができる。例えば、コントローラ４５０は、論理ゲート、算術論理ユニット、マイクロプロセッサ、レジスタ、ディジタル発振器、カウンタ、論理バス、増幅器、アナログ−ディジタル変換器（ADC）、ミキサ、アナログ発振器、バッファ、または１つもしくは複数の他の何らかの構成部品を含むことができる。集積回路４１０上または集積回路４１０内に形成された（例えばパターン形成された）相互接続またはトレースを介して、このような構成部品どうしを電気的に接続することができる。コントローラ４５０は、アナログ構成部品（例えば増幅器、バッファ、電流源）、論理要素（例えば比較器、カウンタ、ディジタルクロックもしくは発振器）、または受信された光の強度もしくは他の何らかの特性を検出するように光センサ４２０を動作させるよう構成された他の構成部品（例えばADC）、エンコーダ、ミキサ、増幅器、または無線指示（例えば光強度レベル、ＡＤＣによって生成されたディジタルコード、決定された生理的もしくは血流力学的パラメータ）をトランシーバ４４０を介して提供するように、および／もしくは他の機能を提供するように構成された他の要素を含むことができる。
[0085] 超小型電子装置４００に電力を供給するための無線周波電力をアンテナアレイ４７０の中の１つまたは複数のアンテナから受信するように、トランシーバ４４０を構成することができる。このような例では、トランシーバ４４０が、外部リーダ４８０からのＲＦ電力を受信するように構成されたループアンテナ（例えば、集積回路４１０上または集積回路４１０内に形成された導電性材料の１つもしくは複数の層および／もしくはループから形成されたループアンテナ、ならびに／または、集積回路４１０上に形成されかつ／もしくは集積回路４１０上に配されたワイヤもしくは他の導電性材料の１つもしくは複数のループから形成されたループアンテナ）を含むことができる。いくつかの例では、このようなＲＦ電力受信アンテナを使用して、例えば無線送信を送信することにより、外部装置と通信することもできる。コントローラ４５０または埋込み可能装置４００の他の何らかの構成部品は、トランシーバ４４０を介して受信された無線周波電力を使用して埋込み装置４００に電力を供給するための電圧を発生させるように構成された整流器または他の構成部品を含むことができる。コントローラ４５０（または埋込み装置４００の他の何らかの要素）は、装置４００が受信した電力を（例えばトランシーバ４４０のアンテナコイルに結合された整流器の両端間の電圧を測定することによって）測定するように動作可能なＡＤＣまたは他の要素を含むことができ、（例えば埋込み装置４００に無線周波電力を提供するアンテナアレイ４７０の動作を知らせるために）このような測定された電力をリーダ装置４８０に無線で指示することができる。
[0086] センサインターフェースモジュール４５２は、光センサ４２０によって受信された光の特性を検出するために使用される方法、ならびに／または関心の生理的および／もしくは血流力学的パラメータに関係した他の物理的変量を検出するために使用される超小型電子装置４００のさらなるセンサ（図示せず）の構成もしくは動作に応じたさまざまな形態をとることができる。光センサ４２０は、受信光の強度、指定された波長範囲内の受信光の強度、指定された偏光範囲内の受信光の強度、超小型電子装置４００に対する指定された入射角範囲から受信された光の強度に関係した電圧、電流もしくは他の何らかの電気信号を出力するように構成された、または受信光の他の何らかの特性を検出するように構成されたフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスティブ要素または他の何らかの構成部品を含むことができる。センサインターフェースモジュール４５２は、光センサ４２０によって受信された光の検出された特性に関係した（例えば１つまたは複数のディジタルコードを生成するための）信号を出力するように光センサ４２０（または他の何らかのセンサ）を動作させるよう構成された増幅器、相互インピーダンス増幅器、フィルタ、バッファ、基準電源、ＡＤＣまたは他の構成部品を含むことができる。
[0087] センサインターフェースモジュール４５２によって追加のセンサまたは代替センサを動作させることができる。このようなセンサは、温度センサ、歪みセンサ、加速度計、ジャイロスコープ、圧力センサ、電場もしくは磁場センサ、電極と接触した組織もしくは流体の２つ以上の位置間の電位および／もしくは電流を検出するように構成された電極もしくは他の要素、分析物センサ、または他の何らかのタイプのセンサを含むことができる。
[0088] センサインターフェース４５２は、光センサ４２０（もしくは超小型電子装置４００の他の何らかのセンサ）および／またはセンサインターフェース４５２の要素によって生成された、血流力学的および／または生理的パラメータ、例えば血流量、血液酸素化、皮膚内の血液の体積または他の何らかの物理的変量に関係した電気信号を受信し、ディジタルコードを生成するように構成されたＡＤＣを含むことができる。この電気信号は、超小型電子装置４００の電極、増幅器、バッファ、光検出器、マルチプレクサまたは他の何らかの電子構成部品によって生成された信号とすることができる。さらに、生成されたディジタルコードを、その電気信号の電圧、電流、周波数、パルスレート、パルス間間隔または他の何らかの特性に関係づけることができる。このＡＤＣは、受信電気信号の特性に基づいてディジタルコードを生成するように構成されたダイレクトコンバージョン型（direct-conversion）ＡＤＣ、逐次比較型（successive approximation）ＡＤＣ、ランプ型（ramp-compare）ＡＤＣ、パイプライン型（pipeline）ＡＤＣ、シグマ−デルタ型（sigma-delta）ＡＤＣ、または他の何らかのタイプのＡＤＣおよび／もしくは電子構成部品を含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、関心の特性に関係した信号を、装置４００のアナログ電子部品（例えばトランシーバ４４０によって送信される無線送信の周波数、位相または他の特性を制御するように電圧制御発振器を制御するためのアナログ電子部品）が使用して、関心の特性に関係した指示を提供することもできる。
[0089] メモリ４５４は、（例えば受信光の強度に関係した、血液酸素含量に関係した）検出および／もしくは決定された生理的特性に関する情報（例えばディジタルコード）、較正情報、ならびに／または超小型電子装置４００によって検出された他の情報もしくは超小型電子装置４００に入力された他の情報を、超小型電子装置４００が記録および／またはログするための手段を提供するように構成された揮発性および不揮発性のさまざまな電子記憶要素を含むことができる。例えば、メモリ４５４は、１つもしくは複数のＥＥＰＲＯＭメモリ、フラッシュメモリ、ＮＶＲＡＭメモリ、ＤＲＡＭメモリ、ＳＲＡＭメモリ、フリップフロップ、または他の情報記憶要素を含むことができる。メモリ４５４は、光センサ４２０を使用して指定されたある検出速度で検出された指定されたある期間の情報（例えば光センサ４２０によって生成された信号に基づいて生成されたディジタルコード）を記録するのに十分な情報記憶容量を有することができる。それに加えてまたはその代わりに、超小型電子装置４００は、（例えば、生成されたディジタルコードを記憶するため、超小型電子装置４００の較正データもしくは他の構成データを記憶し、かつ／またはそれらのデータにアクセスするために、）超小型電子装置４００の外部にあって上記のとおりに使用することができるメモリと通信することができる。
[0090] コントローラ４５０は、トランシーバ４４０を介してアンテナアレイ４７０の１つもしくは複数のアンテナコイルに無線送信を提供するため、または他の何らかの指示手段（例えばリーダ装置４８０のフォトダイオードまたは他の光検出手段に光学信号を放出する埋込み装置４００のＬＥＤ、ＶＣＳＥＬ、レーザまたは他の何らかの発光手段）を介してリーダ装置４８０に無線送信を提供するための通信回路４５６を含む。任意選択で、通信回路４５６は、トランシーバ４４０のコイル、アンテナまたは他の要素によって無線周波指示として送信される搬送周波数上の情報を変調および／または復調するための１つまたは複数の発振器、ミキサ、周波数インジェクタ（frequency injector）などを含むことができる。いくつかの例では、トランシーバ４４０のアンテナ（例えばループアンテナまたはコイル）のインピーダンスを、外部リーダ４８０のアンテナアレイ４７０の中の１つまたは複数のアンテナコイルによって知覚可能な方式で変調することにより、情報（例えば生成されたディジタルコード、ディジタルコードから決定された生理的パラメータの値）を送信するように、超小型電子装置４００が構成されている。例えば、通信回路４５６は、トランシーバ４４０のアンテナからの後方散乱放射の振幅、位相および／または周波数の変動を生じさせることができ、アンテナアレイ４７０の中の１つまたは複数のアンテナコイルによって、このような変動を検出することができる。このような無線通信は、１つまたは複数の既存の後方散乱無線通信規格、例えばＲＦＩＤと両立することができる。それに加えてまたはその代わりに、他の何らかの方法に従って、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（例えばBluetooth Low Energy）、ＺｉｇＢｅｅ、ＷｉＦｉ、ＬＴＥおよび／または他の何らかの無線通信規格もしくは無線通信方式に従って無線信号を送信するように、通信回路４５６およびトランシーバ４４０を構成することもできる。いくつかの例では、このような通信（例えば超小型電子装置４００から送信されるデータ）を暗号でセキュリティ保護すること、すなわち、この無線通信リンクを暗号化することができる。
[0091] 説明の便宜上、図４に示されたブロック図は、機能モジュールに関して記載されていることに留意されたい。しかしながら、超小型電子装置４００の実施形態は、単一の集積回路（例えば４１０）内に実施された機能モジュール（「サブシステム」）、物理的および電気的に一体に接合された多数の集積回路、このような集積回路上に形成されかつ／もしくは配された１つもしくは複数のワイヤループもしくは他の要素のうちの１つもしくは複数を有するように配置することができ、または他の何らかの考慮事項に従って配置することができる。
[0092] 外部リーダ４８０はアンテナアレイ４７０を含む。このアンテナアレイは複数のアンテナコイルを含み、それらの複数のアンテナコイルは、指定されたエリア（例えば、その下に超小型電子装置４００が配された皮膚表面の指定されたエリア）の全体に広がり、トランシーバ４４０のアンテナとの間でそれぞれの電磁結合の度合いを有する。アンテナアレイ４７０は、アレイ４７０の中の１つまたは複数のアンテナコイルを（例えば無線周波スイッチを使用して）選択するように動作可能であり、トランシーバ４４０のアンテナを介して超小型電子装置４００に無線周波電力４７１を供給するように、選択されたアンテナコイルを動作させるよう動作可能である。いくつかの例では、超小型電子装置４００に無線周波電力を供給するために使用されるこの１つまたは複数のアンテナを使用してさらに、情報の無線送信をリーダ装置４８０に提供するために超小型電子装置４００によって後方散乱した、または他の態様で超小型電子装置４００によって反射された送信無線周波電力の量を検出することもできる。さらなる機能、例えば超小型電子装置４００に無線送信を送信する機能、超小型電子装置４００の位置、向きもしくは深さを検出する機能、または他の何らかの機能を実行するように、アンテナアレイ４７０および／またはアンテナアレイ４７０の中のアンテナコイルを構成することができる。
[0093] 外部リーダ４８０はさらに発光体４６０を含む。発光体４６０は、超小型電子装置４００の光センサ４２０が受信することができる照明４６１を提供するように構成されている。発光体４６０は、指定された波長、スペクトル内容（spectral content）、偏光の度合いもしくは方向、コヒーレンス長、または用途に従って指定された他の何らかの特性を有する光を放出するように構成された１つまたは複数のＬＥＤ、レーザまたは他の発光要素を含むことができる。このような照明は、表面下血管系の部分もしくは他の組織の部分または関心の標的によって散乱し、部分的に吸収され、蛍光吸収および再放出され、反射され、あるいは、さもなければ表面下血管系の部分もしくは他の組織の部分または関心の標的を透過しうる。放出光と関心の標的（例えば表面下血管系の部分内の血液）との間のこのような相互作用の特性を光センサ４２０によって検出して、例えば関心の標的の１つまたは複数の特性を決定することができる。例えば、表面下血管系の部分内の血液による１つまたは複数の波長の光の吸収量を、表面下血管系のその部分内の血液の体積、その血液の酸素含量、または他の何らかの特性に関係づけることができる。それに加えてまたはその代わりに、表面下血管系の部分内の血液によって散乱し、またはさもなければ表面下血管系のその部分内の血液を透過したコヒーレント光の強め合う干渉と弱め合う干渉の時間変動するパターンを、表面下血管系のその部分を流れている血球の速度（例えば速度分布）に関係づけることもできる。発光体４６０は、連続的に、またはパルスとして、または他の何らかのパターンに従って光を放出することができる。さらに、光センサ４２０を使用してコントローラ４５０が検出することができる情報を光学的に指示するように、例えば光パルスのコード化されたパターンとして指示するように、発光体４６０を動作させることもできる。
[0094] メモリ４８２はさらにプログラム命令４８４を含むことができ、プログラム命令４８４は、プロセッサ４８６によって実行されたときに、命令４８４が指定したプロセスを外部リーダ４８０に実行させる。例えば、プログラム命令４８４は、本明細書に記載された機能のいずれかを外部リーダ４８０に実行させることができる。例えば、プログラム命令４８４は、超小型電子装置４００から伝達された情報（例えば、センサインターフェース４５２によって生成されたディジタルコード、そのディジタルコードからコントローラ４５０が決定した生理的パラメータの値）を取り出すことを可能にするユーザインターフェースを、ユーザ制御４８５を通してコマンドが入力されたことに応答してその情報をディスプレイ４８７上に表示することにより、外部リーダ４８０に提供させることができる。外部リーダ４８０はさらに、アンテナアレイ４７０の中の１つもしくは複数のアンテナコイルを選択するように、選択されたアンテナコイルを使用して超小型電子装置４００から無線周波信号４７１を受信するように、選択されたアンテナコイルを使用して超小型電子装置４００に少なくとも部分的に電力を供給するための無線周波電力４７１を供給するように、または、他の何らかの機能を実行する（例えば超小型電子装置４００に無線送信を送信する）ようにアンテナアレイを動作させる１つまたは複数のハードウェア構成部品を含むことができる。外部リーダ４８０はさらに、関心の標的（例えば表面下血管系の部分）を照明する４６１ように、または他の何らかの動作を実行するように発光体４６０を動作させる１つまたは複数のハードウェア構成部品を含むことができる。
[0095] 通信媒体４９１を介して遠隔システム４９０に信号を伝達し、遠隔システム４９０から信号を伝達するための通信インターフェース４８９を含むように、外部リーダ４８０を構成することもできる。例えば、遠隔システム４９０は、スマートホン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータまたはパーソナルコンピュータとすることができ、通信インターフェース４８９および通信媒体４９１はそれぞれ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュールおよび無線Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信信号とすることができる。この例では、生理的パラメータに関する情報、または超小型電子装置４００によって検出もしくは決定された他の情報を、記憶およびオフライン分析のために、スマートホン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータまたはパーソナルコンピュータに送るように、外部リーダ４８０を構成することができる。別の例では、遠隔システム４９０が、診療所または診察室にあるサーバであり、通信インターフェース４８９がＷｉＦｉ無線モジュールであり、通信媒体４９１が、遠隔サーバとＷｉＦｉ無線モジュールの間のデータの転送を可能にするのに十分なネットワークである。医師は、このデータを使用して、対象者の状況に関する判定または診断を下すことができる。さらに、遠隔地にいる医師によって送られた、例えばサンプリング頻度を増やすまたは減らす指示など、遠隔サーバからの信号を受信するように、外部リーダ４８０を構成することもできる。他の形態の有線または無線通信、例えばＣＤＭＡ、ＥＶＤＯ、ＧＳＭ（登録商標）／ＧＰＲS、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、赤外線、ＺｉｇＢｅｅ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、ＵＳＢ、ＦｉｒｅWｉｒｅ、有線シリアルリンクまたは近距離場通信を可能にするように、通信インターフェース３８９を構成することができる。
[0096] 外部リーダ４８０は、無線通信リンク４７１および／または無線電力４７１を提供するのに十分な無線接続性を有するスマートホン、ディジタルアシスタントまたは他の携帯型コンピューティング装置とすることができる。無線通信リンク４７１および／または無線電力４７１が、携帯型コンピューティング装置では一般的には使用されていない搬送周波数の電磁場および／または電磁波を含む例などでは、携帯型コンピューティング装置にプラグインすることができるアンテナアレイモジュールとして、外部リーダ４８０を実施することもできる。いくつかの例では、外部リーダ４８０が、無線通信リンク４７１および／または無線電力リンク４７１が低い電力収支（power budget）で動作することを可能にするために超小型電子装置４００の比較的に近くに定期的に置かれるように構成された専用装置である。
[0097] 本明細書の他の箇所に記載されているとおり、このようなアンテナコイルのアレイ（例えば１４０、４７０）の中の１つまたは複数の特定のアンテナコイルを選択し、それらのアンテナコイルを、埋込み装置に無線周波電力を供給するように、または他の何らかの動作を実行するように（例えばこのような埋込み装置から無線信号を受信するように）動作させることができる。このようなアンテナアレイおよび／またはこのようなアンテナアレイの中のアンテナコイルは、この機能を提供するように、さまざまな手法で構成することができる。いくつかの例では、それぞれのアンテナコイルを、それぞれの受信器および／または送信器に結合することができ、特定のアンテナコイルの選択が、選択されたアンテナコイルの受信器および／または送信器を選択し、動作させ、同時に、選択されなかったアンテナコイルの受信器および／または送信器を使用禁止にし、または別な方式で動作させることを含むことができる。例えば、例えば無線電力を供給し、または無線送信を受信し、または他の何らかの機能を実行する選択されたアンテナコイルの動作を、選択されなかったアンテナコイルが妨害することを防ぐために、選択されなかったアンテナコイルを、それぞれの指定された高インピーダンスに接続し（例えば選択されなかったアンテナコイルを他の構成部品から電気的に分離し）、または指定された低インピーダンスに接続する（例えば選択されなかったアンテナコイルの端子を電気的に短絡させる）ように、選択されなかったアンテナコイルの受信器および／または送信器を動作させることができる。
[0098] それに加えてまたはその代わりに、アンテナアレイの中の全てのアンテナコイル（またはアンテナアレイの中のアンテナコイルのサブセット）を、無線周波（RF）スイッチを介して、１つまたは複数の受信器および／または送信器に結合することもできる。このような例では、選択されたアンテナコイルを動作させることが、選択されたアンテナコイルをそれぞれの受信器および／または送信器に結合するように、ＲＦスイッチを動作させることを含むことができる。このような例では、アンテナコイルから放出される無線周波電力の振幅および位相を、他の選択されたアンテナコイルから放出される無線周波電力に対して制御するように動作可能なそれぞれの変調器を介して、それぞれのアンテナコイルをＲＦスイッチに結合することができる。このような変調器は、それぞれのアンテナコイルから放出される無線周波電力の振幅および／もしくは相対位相を、（例えばＲＦスイッチから受信した無線周波電力を減衰および／もしくは移相させることによって）制御するように構成され、かつ／またはそれぞれのアンテナのインピーダンスを、変調器および／もしくはアンテナコイルに結合されたＲＦスイッチもしくは他の構成部品の出力に整合させるように構成された減衰器、移相器、１つもしくは複数のインピーダンス整合回路または他の要素を含むことができる。
[0099] これを図解するため、図５は、リーダ装置５００の要素を示す。これらの要素は、（例えば、アレイが皮膚表面に装着されているときに、このような皮膚表面の指定されたエリアの全体に広がるように構成された）アンテナコイルのアレイ５１０のアンテナコイル５５１ａ〜ｅを含み、アンテナコイル５５１ａ〜ｅは、それぞれの変調器５１５ａ〜ｅおよび整合回路５２５ａ〜ｅを介してＲＦスイッチ５２０に電気的に接続されている。ＲＦスイッチはトランシーバ５３０に接続されている。
[00100] ＲＦスイッチ５２０は、アンテナコイル５１１ａ〜ｅのうちの１つのアンテナコイルを（それぞれの変調器５１５ａ〜ｅおよび整合回路５２５ａ〜ｅを介して）トランシーバ５３０に選択的に結合するように構成されたさまざまな構成部品を含むことができる。ＲＦスイッチ５２０は、選択されたアンテナコイルの１つまたは複数の端子を（対応する変調器および整合回路を介して）トランシーバ５３０に選択的に結合するように制御可能な１つもしくは複数のトランジスタ、電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ、接合電界効果トランジスタ、継電器または他の電気的スイッチング要素を含むことができる。さらに、例えば選択されたアンテナコイルの（例えば無線電力を供給する、無線送信を受信する）動作を選択されなかったアンテナコイルが妨害することを減らすために、選択されなかったアンテナコイルを、それぞれの指定された高インピーダンスまたは低インピーダンスに結合するように、ＲＦスイッチ５２０を構成し、かつ／または動作させることもできる。
[00101] 変調器５１５ａ〜ｅはそれぞれ、その変調器を通して（例えばＲＦスイッチ５２０からそれぞれのアンテナコイル５１１ａ〜ｅに）送信される無線周波電力の振幅および／もしくは相対位相を制御するように、ならびに／またはその変調器に結合された構成部品のインピーダンスを整合させるように構成されたさまざまな構成部品を含むことができる。変調器５１５ａ〜ｅはそれぞれ、増幅器、ＲＦスイッチ、トランジスタ、固定遅延線（fixed delay line）、バラクタ（varactor）、ＭＥＭｓ装置、変成器（transformer）、または本明細書に記載された変調器の機能を提供するための移相器、インピーダンス整合要素、減衰器、増幅器もしくは他の要素として構成された他の構成部品を含むことができる。このような構成部品は、１つまたは複数のモノリシックマイクロ波集積回路上に形成することができる。１つまたは複数のアナログ信号（例えば電圧、電流）を印加して、（例えば電圧を印加してバラクタのＲＦ静電容量を制御することによって、電流を印加してＰＩＮダイオードのＲＦインピーダンスを制御することによって、）変調器５１５ａ〜ｅによって加えられる減衰、増幅および／または移相の量を制御することができる。それに加えてまたはその代わりに、１つまたは複数のディジタル信号を印加して、変調器５１５ａ〜ｅによって加えられる減衰、増幅および／または移相の量を、（例えば電圧を印加して、遅延線または他の構成部品が変調器を通るＲＦ信号経路の一部であるかどうかを制御するように１つまたは複数のＲＦスイッチを制御することにより）制御することもできる。
[00102] トランシーバ５３０は、１つまたは複数の選択されたアンテナコイル５１１ａ〜ｅを介して埋込み装置に無線電力を供給するように構成されたさまざまな増幅器、バッファ、発振器、フィルタ、変調器または他の要素を含むことができる。さらに、１つまたは複数の選択されたアンテナコイル５１１ａ〜ｅを介して埋込み装置から無線送信を受信するようにトランシーバ５３０を構成することもできる。これらの両方の動作を実行するように、またはさらなる動作、例えば１つもしくは複数の選択されたアンテナコイル５１１ａ〜ｅを介して埋込み装置に無線送信を送信する動作を追加的に実行するように、トランシーバ５３０を構成することができる。いくつかの例では、１つまたは複数の選択されたアンテナコイルを介して埋込み装置に無線周波電力を供給し、さらに、埋込み装置のアンテナによって後方散乱した、または他の態様で埋込み装置のアンテナによって反射された供給無線電力の量としての無線周波送信を、選択された１つまたは複数のアンテナコイルを介して受信するように、トランシーバ５３０を構成することができる。
[00103] いくつかの例では、リーダ装置５００の異なる構成部品のポートのインピーダンスを、実質的に異なるインピーダンスとすることができる。例えば、アンテナコイル５１１ａ〜ｅ、トランシーバ５３０および／またはＲＦスイッチ５２０は、電気的に結合された実質的に異なるポートを有することができる。このような例では、リーダ装置５００の構成部品間のインピーダンスを整合させるために整合回路（例えば５２５ａ〜ｅ）を提供することができる。このような整合回路は、リーダ装置５００の構成部品間で無線周波エネルギーまたは信号を転送するように構成されたコイル、チョーク（choke）、コンデンサ、ストリップ線路、スタブ（stub）、抵抗器または他の構成部品を含むことができる。このような整合回路は、追加の機能を有することができる。例えば、変調器５１５ａ〜ｅとそれぞれのアンテナコイル５１１ａ〜ｅとの間に提供された整合回路５２５ａ〜ｅは、アンテナコイル５１１ａ〜ｅの共振周波数、Ｑ値または他の何らかの特性を設定することができる。
[00104] いくつかの例では、このような整合回路（例えば５２５ａ〜ｅ）を制御可能な整合回路とすることができ（例えば、このような整合回路（例えば５２５ａ〜ｅ）が、制御可能な電気的特性を有する１つまたは複数のスイッチ、制御可能な抵抗、制御可能なインピーダンスまたは他の電気要素を含むことができ）、動作させる選択されたアンテナコイルのセットの中のアンテナコイルの識別に従って、このような選択されたアンテナコイルのアレイ５１０内のアンテナコイルの位置に従って、アレイ５１０の環境の電気的特性に従って（例えばアレイ５１０の近くの皮膚の電気的特性に従って）、それぞれのアンテナコイル５１０ａ〜ｅとＲＦスイッチ５２０との間で信号を転送するために使用されるフィード線（feedline）間の差（例えば長さ、幅）を補償するように、または他の何らかの考慮事項に従って、このような整合回路（例えば５２５ａ〜ｅ）を制御することができる。その代わりに、このような整合回路のうちの１つまたは複数の整合回路を静的（static）整合回路とすること、すなわち、このような整合回路のうちの１つまたは複数の整合回路が、制御可能でない電気的特性（例えば入力インピーダンス、出力インピーダンス、振幅および／または位相伝達関数）を有することもできる。このような電気的特性は、例えばそれぞれのアンテナコイル５１０ａ〜ｅとＲＦスイッチ５２０との間で信号を転送するために使用されるフィード線間の差を補償するように、または他の何らかの考慮事項に従って指定することができる。
[00105] いくつかの例では、例えばＲＦスイッチ５２０のポートのインピーダンスがアンテナコイル５１１ａ〜ｅのインピーダンスと実質的に整合していることを理由に、変調器５１５ａ〜ｅおよび／または整合回路５２５ａ〜ｅのインピーダンス整合要素を省くことができることに留意されたい。それに加えてまたはその代わりに、リーダ装置５００の要素間での無線周波信号の転送を容易にするために、（例えばＲＦスイッチ５２０とトランシーバ５３０の間に）さらなる整合回路を提供することもできる。
[00106] 図５に示された回路５００は、共通の送信器から放出され、異なるいくつかのアンテナコイルに印加される無線周波電力の振幅および／または相対位相を、それぞれの異なる振幅および／または相対位相の無線周波電力を供給するようにそれらの異なるアンテナコイルを動作させることができるように変更するように構成されたいくつかの変調器５１５ａ〜ｅを含む。その代わりに、それぞれの異なる振幅および／または相対位相の無線周波電力を供給する回路の一部として、２つ以上の送信器および／または受信器を提供することもでき、それぞれの異なるアンテナコイルに、それぞれの異なる振幅および／または相対位相の供給無線周波電力を、それぞれのアンテナコイルの放出無線周波電力がそれぞれの異なる振幅および／または相対位相を有するように、供給することもできる。
[00107] 第１の例では、それぞれの振幅および／もしくは相対電力の無線電力を供給するように構成された、または（例えば、本明細書の他の箇所に記載されているように対応するアンテナコイルが選択されていないときには）無線周波電力を供給しないように構成されたそれぞれの送信器および／または受信器に、それぞれのアンテナコイルを結合することができる。図６は、このように構成されたリーダ装置６００の要素を示す。これらの要素は、（例えば、アレイが皮膚表面に装着されているときに、このような皮膚表面の指定されたエリアの全体に広がるように構成された）アンテナコイルのアレイ６１０のアンテナコイル６５１ａ〜ｅを含み、アンテナコイル６５１ａ〜ｅは、それぞれの整合回路６１５ａ〜ｅを介して、それぞれのトランシーバ６３０ａ〜ｅに電気的に接続されている。
[00108]
それぞれのトランシーバ６３０ａ〜ｅは、それぞれのアンテナコイル６１１ａ〜ｅを介して埋込み装置に無線周波電力を供給するように構成されたさまざまな増幅器、バッファ、発振器、フィルタ、変調器または他の要素を含むことができる。さらに、それぞれのアンテナコイル６１１ａ〜ｅを介して埋込み装置から無線周波信号を受信するように、それぞれのトランシーバ６３０ａ〜ｅを構成することもできる。これらの両方の動作を実行するように、またはさらなる動作、例えばそれぞれのアンテナコイル６１１ａ〜ｅを介して埋込み装置に無線送信を送信する動作を追加的に実行するように、それぞれのトランシーバ６３０ａ〜ｅを構成することができる。
それぞれのトランシーバ６３０ａ〜ｅは、それぞれのアンテナコイル６１１ａ〜ｅを介して埋込み装置に無線周波電力を供給するように構成されたさまざまな増幅器、バッファ、発振器、フィルタ、変調器または他の要素を含むことができる。さらに、それぞれのアンテナコイル６１１ａ〜ｅを介して埋込み装置から無線周波信号を受信するように、それぞれのトランシーバ６３０ａ〜ｅを構成することもできる。これらの両方の動作を実行するように、またはさらなる動作、例えばそれぞれのアンテナコイル６１１ａ〜ｅを介して埋込み装置に無線送信を送信する動作を追加的に実行するように、それぞれのトランシーバ６３０ａ〜ｅを構成することができる。
[00109] いくつかの例では、トランシーバ６３０ａ〜ｅのインピーダンスを、トランシーバ６３０ａ〜ｅが電気的に結合されたアンテナコイル６１１ａ〜ｅとは実質的に異なるものとすることができる。このような例では、リーダ装置６００の構成部品間のインピーダンスを整合させるために整合回路６１５ａ〜ｅを提供することができる。このような整合回路は、リーダ装置６００の構成部品間で無線周波エネルギーまたは信号を転送するように構成されたコイル、チョーク、コンデンサ、ストリップ線路、スタブ、抵抗器または他の構成部品を含むことができる。このような整合回路は、追加の機能を有することができる。例えば、トランシーバ６３０ａ〜ｅとアンテナコイル６１１ａ〜ｅとの間に提供された整合回路６１５ａ〜ｅは、アンテナコイル６１１ａ〜ｅの共振周波数、Ｑ値または他の何らかの特性を設定することができる。いくつかの例では、例えばトランシーバ６３０ａ〜ｅのインピーダンスがアンテナコイル６１１ａ〜ｅのインピーダンスと実質的に整合していることを理由に、アンテナコイル整合回路６１５ａ〜ｅを省くことができることに留意されたい。
[00110] 別の例では、選択されたアンテナコイルのセットの中のそれぞれのアンテナコイルを、それぞれの振幅および／または相対電力の無線電力を供給するように構成されたそれぞれの送信器および／または受信器に、ＲＦスイッチを介して結合することができる。図７は、このように構成されたリーダ装置７００の要素を示す。これらの要素は、（例えば、アレイが皮膚表面に装着されているときに、このような皮膚表面の指定されたエリアの全体に広がるように構成された）アンテナコイルのアレイ７１０のアンテナコイル７５１ａ〜ｅを含み、アンテナコイル７５１ａ〜ｅは、それぞれの整合回路７１５ａ〜ｅを介してＲＦスイッチ７２０に電気的に接続されている。ＲＦスイッチはトランシーバ７３０ａ〜ｃに接続されている。
[00111] ＲＦスイッチ７２０は、アンテナコイル７１１ａ〜ｅのうちの選択された１つまたは複数のアンテナコイルのセットのそれぞれのアンテナコイルを（それぞれの整合回路７１５ａ〜ｅを介して）それぞれのトランシーバ７３０ａ〜ｃに選択的に結合するように構成されたさまざまな構成部品を含むことができる。ＲＦスイッチ７２０は、選択されたアンテナコイルの１つまたは複数の端子を（対応する整合回路を介して）それぞれのトランシーバ７３０ａ〜ｃに選択的に結合するように制御可能な１つもしくは複数のトランジスタ、電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ、接合電界効果トランジスタ、継電器または他の電気的スイッチング要素を含むことができる。さらに、例えば選択されたアンテナコイルの（例えば無線電力を供給する、無線送信を受信する）動作を選択されなかったアンテナコイルが妨害することを減らすために、選択されなかったアンテナコイルを、それぞれの指定された高インピーダンスまたは低インピーダンスに結合するように、ＲＦスイッチ７２０を構成し、かつ／または動作させることもできる。
[00112] それぞれのトランシーバ７３０ａ〜ｃは、それぞれの選択されたアンテナコイル（例えば７１１ａ〜ｅのうちの１つまたは複数）を介して埋込み装置に無線周波電力を供給するように構成されたさまざまな増幅器、バッファ、発振器、フィルタ、変調器または他の要素を含むことができる。さらに、選択されたそれぞれのアンテナコイルを介して埋込み装置から無線周波信号を受信するように、それぞれのトランシーバ７３０ａ〜ｃを構成することもできる。これらの両方の動作を実行するように、またはさらなる動作、例えば選択されたそれぞれのアンテナコイルを介して埋込み装置に無線送信を送信する動作を追加的に実行するように、それぞれのトランシーバ７３０ａ〜ｃを構成することができる。
[00113] いくつかの例では、ＲＦスイッチ７２０のポートのインピーダンスを、ＲＦスイッチ７２０が電気的に結合された構成部品、例えばアンテナコイル７１１ａ〜ｅ、トランシーバ７３０ａ〜ｃとは実質的に異なるものとすることができる。このような例では、リーダ装置７００の構成部品間のインピーダンスを整合させるために整合回路（例えば７１５ａ〜ｅ）を提供することができる。このような整合回路は、リーダ装置７００の構成部品間で無線周波エネルギーまたは信号を転送するように構成されたコイル、チョーク、コンデンサ、ストリップ線路、スタブ、抵抗器または他の構成部品を含むことができる。このような整合回路は、追加の機能を有することができる。例えば、ＲＦスイッチ７２０とアンテナコイル７１１ａ〜ｅの間に提供された整合回路７１５ａ〜ｅは、アンテナコイル７１１ａ〜ｅの共振周波数、Ｑ値または他の何らかの特性を設定することができる。
[00114] いくつかの例では、例えばＲＦスイッチ７２０のポートのインピーダンスがアンテナコイル７１１ａ〜ｅのインピーダンスと実質的に整合していることを理由に、アンテナコイル整合回路７１５ａ〜ｅを省くことができることに留意されたい。それに加えてまたはその代わりに、例えばＲＦスイッチ７２０のポートと対応するトランシーバ７３０ａ〜ｃとの間のインピーダンスを整合させるためのリーダ装置７００の他の構成部品を結合するために、さらなる整合回路を提供することもできる。
[00115] 超小型電子装置４００および外部リーダ４８０、５００、６００、７００の図示された構成部品は、非限定的な例示的な実施形態であることが意図されていること、ならびに本明細書に記載された超小型電子装置および／または外部リーダは、図示された要素よりも多くの要素もしくは少ない要素を含むことができ、かつ／またはさらなる要素を含むことができることに留意されたい。例えば、外部リーダ４８０は発光体（例えば４６０）を含まなくてもよい。このような例では、関心の標的（例えば表面下血管系の部分）を、他の何らかの光源（例えば周囲光源）によって照明してもよい。このような埋込み装置に電力を供給するように、このような埋込み装置から無線送信を受信するように、または他の態様でこのような埋込み装置と相互作用するように構成された、埋込み装置および外部リーダのさらなる例が予期される。
[00116] ＶＩ．例示的な方法
図８は、リーダ装置、例えば本明細書の他の箇所に記載されたリーダ装置を動作させる方法８００の流れ図である。このリーダ装置は、皮膚表面の下の組織に埋め込まれた超小型電子装置または他の方式で構成された装置と組み合わせて動作するように（例えばこのような装置にエネルギーを供給するように、このような装置から無線送信を受信するように）構成されている。このリーダ装置は、皮膚表面の指定されたエリアの全体に広がるアンテナコイルのアレイを含む。このアレイの中のそれぞれのアンテナコイルは、埋込み装置のアンテナとの間でそれぞれの電磁結合の度合いを有する。
図８は、リーダ装置、例えば本明細書の他の箇所に記載されたリーダ装置を動作させる方法８００の流れ図である。このリーダ装置は、皮膚表面の下の組織に埋め込まれた超小型電子装置または他の方式で構成された装置と組み合わせて動作するように（例えばこのような装置にエネルギーを供給するように、このような装置から無線送信を受信するように）構成されている。このリーダ装置は、皮膚表面の指定されたエリアの全体に広がるアンテナコイルのアレイを含む。このアレイの中のそれぞれのアンテナコイルは、埋込み装置のアンテナとの間でそれぞれの電磁結合の度合いを有する。
[00117] 方法８００は、アンテナコイルのアレイに対する埋込み装置の位置を決定すること（８０４）を含む。いくつかの例では、埋込み装置とアレイの中のそれぞれのアンテナコイルとの間の電磁結合の度合いを検出するように、アンテナコイルのアレイを動作させることができる。このことは、それぞれのアンテナコイルから埋込み装置に無線周波電力を供給することを含むことができる。（例えばそれぞれの期間中に）アンテナコイルが無線周波電力を供給したことに応答して埋込み装置によって散乱した、埋込み装置から反射された、または他の態様でそれぞれのアンテナコイルが埋込み装置から受信した無線周波信号の信号強度を検出および使用して、埋込み装置の位置および／または向きを決定することができる。それに加えてまたはその代わりに、埋込み装置は、（例えばそれぞれの異なる期間中に）それぞれのアンテナコイルから受信した無線周波電力の量を測定すること、および埋込み装置が受信した無線周波電力の量を示す無線送信を提供することもできる。このことは例えば、埋込み装置のアンテナに結合された無線周波整流器から出力された電圧の大きさを測定することを含むことができる。検出された信号強度、受信した無線送信、または埋込み装置の位置および／または向きに関する他の情報を参照用テーブルに適用して、または他の何らかの手法で使用して、アンテナコイルのアレイに対する埋込み装置の位置および／または向きを決定することができる。それに加えてまたはその代わりに、埋込み装置によって反射され、または埋込み装置によって散乱し、または別の態様で埋込み装置から放出され、リーダ装置の光センサ（例えばフォトダイオード、カメラ）によって検出する光に基づいて、アンテナコイルのアレイに対する埋込み装置の位置および／または向きを決定することもできる。
[00118] 方法８００はさらに、埋込み装置の決定された位置に基づいて、アンテナコイルのアレイの中の２つ以上のアンテナコイルを選択すること（８０６）、ならびに埋込み装置の決定された位置に基づいて、選択された２つ以上のアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルの振幅および相対位相を決定すること（８０８）を含む。このことは、アンテナコイルのアレイ、皮膚および他の組織、ならびに埋込み装置の電気的特性のモデルを使用して、選択されたアンテナコイルを介して放出される無線周波電力の振幅および相対位相を最適化法を使用して選択するためのアンテナコイルの識別を決定することを含むことができる。このような最適化法は、遺伝的アルゴリズム、動的計画法、勾配降下法もしくは他の何らかの方法、または方法の組合せを含むことができる。使用される方法は、埋込み装置によって受信される電力の量を増大させるように、電力伝達の効率を増大させるように、または本明細書に記載された他の何らかの考慮事項に従って機能することができる。このような最適化は、アンテナコイルのアレイを含む装置のコントローラによって実行することができる。それに加えてまたはその代わりに、このような最適化を、アンテナコイルのアレイに対する埋込み装置のある範囲の異なる位置および／または向きに対して実行することもでき、また、このような最適化を使用して、埋込み装置の位置および／または向きに基づいて、無線周波電力を供給するのに使用するアンテナコイルのセットを決定する目的、ならびに、２つ以上のアンテナコイルが選択される例では、選択されたアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルから放出する無線周波電力の振幅および相対位相を決定する目的に使用することができる、１つまたは複数の参照用テーブルのための情報を決定することもできる。
[00119] コイルの選択（８０６）ならびに選択されたそれぞれのアンテナコイルの振幅および相対位相の決定（８０８）は、さまざまな考慮事項に従って、例えば、埋込み装置によって受信される電力の量を増大させるように、皮膚もしくは他の組織によって吸収される電力の量を低減させるように、皮膚もしくは他の組織の特定の体積または面積によって吸収される電力の最大量を低減させる（例えば皮膚によって吸収される無線周波電力の最大体積密度または面積密度を維持する）ように、または他の何らかの考慮事項に従って実施することができる。このことは、選択されたそれぞれのアンテナコイルから放出される無線周波電力の振幅および相対位相を、アンテナアレイによって生成された近距離場無線周波場が皮膚内で強め合う干渉と弱め合う干渉のパターンを示すように指定することを含むことができる。これらの振幅および相対位相は、強め合う干渉と弱め合う干渉のパターンがある考慮事項を満たすように、例えば、埋込み装置の位置が、強め合う干渉と弱め合う干渉の示されたパターン内の強め合う干渉の領域にあるように、ならびに／または、無線周波場の最大強度の方向が、埋込み装置の位置において、埋込み装置のアンテナまたは他の無線周波電力受信要素の特性方向と整列するように指定することができる。
[00120] 方法８００はさらに、選択された２つ以上のアンテナコイルを介して埋込み装置に無線周波電力を供給することを含み、埋込み装置に無線周波電力を供給することは、選択された２つ以上のアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルから、決定された対応する振幅および相対位相に従って無線周波電力を放出することを含む（８１０）。このことは、選択されたアンテナコイルを１つまたは複数の無線周波送信器に結合するように無線周波スイッチを動作させることを含むことができる。このこと（８１０）はさらに、無線周波電力、例えば１つまたは複数のそれぞれの振幅および／または相対位相の無線周波電力を生成するように、このような１つまたは複数の無線周波送信器を動作させることを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、選択された２つ以上のアンテナコイルを介して埋込み装置に無線周波電力を供給すること（８１０）は、送信器によって生成された無線周波電力を減衰させ、増幅し、かつ／または移相させるように、１つまたは複数の変調器を動作させること、ならびに、減衰させ、増幅し、かつ／または移相させた無線周波電力を、アンテナコイルを介して放出された無線周波電力が指定された振幅および／または相対位相を有するように、アンテナコイルを介して送信することを含むこともできる。
[00121] 方法８００は追加の工程を含むことができる。方法８００は、送信された光のうち、関心の標的によって散乱し、関心の標的によって反射され、関心の標的によって部分的に吸収され、またはさもなければ関心の標的（例えば表面下血管系の部分）を透過した部分を、埋込み装置の光センサが検出するように、（例えば表面下血管系の部分を通して）埋込み装置に光を送信することを含むことができる。このような例では、埋込み装置の光センサによって検出された受信光の特性（例えば強度）を、表面下血管系のその部分内の血液の体積、このような血液の酸素含量、このような血液の圧力もしくは流量、または標的（例えば表面下血管系の部分および／もしくはその部分内の血液）の他の何らかの血流力学的特性もしくは他の特性に関係づけることができる。方法８００は、埋込み装置の光センサまたは他の何らかのタイプのセンサを使用して１つまたは複数の時点で検出された物理的変量（例えば受信光の強度）に関係した埋込み装置から（選択されたアンテナを使用して）受信した無線送信に基づいて、このような血流力学的特性または他の特性を、リーダ装置によって決定すること、例えば、表面下血管系のその部分を透過し、光センサを使用して複数の異なる時点で検出された光の強度の受信された指示に基づいて、表面下血管系の部分および／またはその部分内の血液の脈拍数、パルスタイミング、血圧または他の特性を決定することを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、放出光を使用して、埋込み装置に光学的パワーを供給すること、埋込み装置に光学的無線送信（例えばコマンド、プログラミング）を提供すること、または他の何らかの機能を提供することもできる。リーダ装置は発光体のアレイを含むことができ、これらの発光体のうちの１つまたは複数の発光体に、リーダ装置のそれぞれのアンテナコイルを関連づけることができる。このようなアレイの発光体を、埋込み装置の決定された位置に基づいて（例えば上で説明した照明を提供するように）動作させることができる。すなわち、埋込み装置の位置に関連づけられた１つまたは複数の発光体を、照明を提供するように動作させることができる。方法８００は、さらなる工程、またはここで挙げた工程の代替工程を含むことができる。
[00122] ＶＩＩ．結語
例示的な実施形態が、個人または個人の装置に関する情報を含む場合、それらの実施形態は、プライバシー制御を含むと理解すべきである。このようなプライバシー制御は、少なくとも、装置識別子の匿名化、透明性およびユーザ制御を含み、ユーザ制御は、ユーザによる製品の使用に関する情報をユーザが変更または消去することを可能にする機能を含む。
例示的な実施形態が、個人または個人の装置に関する情報を含む場合、それらの実施形態は、プライバシー制御を含むと理解すべきである。このようなプライバシー制御は、少なくとも、装置識別子の匿名化、透明性およびユーザ制御を含み、ユーザ制御は、ユーザによる製品の使用に関する情報をユーザが変更または消去することを可能にする機能を含む。
[00123] さらに、本明細書で論じた実施形態がユーザに関する個人情報を収集する状況、または本明細書で論じた実施形態が個人情報を利用する状況では、プログラムもしくは特徴がユーザ情報（例えばユーザの医療履歴、社会的ネットワーク、社会的行動もしくは活動、職業、ユーザの嗜好、またはユーザの現在位置に関する情報）を収集するかどうかを制御する機会、または、ユーザにより関係するコンテントをコンテントサーバから受信するのかどうか、および／もしくはそのようなコンテントをどのように受信するのかを制御する機会をユーザに提供することができる。さらに、ある種のデータが記憶される前または使用される前に、そのデータを１つまたは複数の手法で処理して、個人の識別が可能な情報が除去されるようにすることができる。例えば、ユーザの識別を処理して、そのユーザに関して個人の識別が可能な情報を特定できないようにすることができ、または、位置情報が得られる場合に、ユーザの地理的位置を（都市、郵便番号または州レベルなどに）一般化して、ユーザの位置を特定することができないようにすることができる。このようにして、ユーザは、ユーザに関する情報がどのように収集されるのか、およびコンテントサーバによってどのように使用されるのかを制御することができる。
[00124] 図に示された特定の配置を、本発明を限定するものと見るべきではない。他の実施形態は、所与の図に示されたそれぞれの要素を多かれ少なかれを含むことができることを理解すべきである。さらに、図示された要素のうちのいくつかの要素を組み合わせること、または省くことができる。さらに、例示的な実施形態は、図に示されていない要素を含むことがある。
[00125] さらに、本明細書には、さまざまな態様および実施形態が開示されているが、当業者には、他の態様および実施形態が明らかである。本明細書に開示されたさまざまな態様および実施形態は例示が目的であり、本発明を限定することは意図されていない。真の範囲および趣旨は、以下の特許請求の範囲に示されている。本明細書に提示された主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更を実施することができる。本明細書に大まかに記載され、図示された本開示の諸態様を、多種多様な異なる構成で配置、置換、結合、分離および設計することができ、それらは全て本明細書で企図されることは容易に理解される。
Claims (40)
- アンテナのアレイであり、皮膚表面の近くに装着することができ、前記皮膚表面の近くに装着されたときに、前記アンテナのアレイの中のそれぞれのアンテナが、前記皮膚表面の下に埋め込まれた埋込み装置のアンテナとの間でそれぞれの電磁結合の度合いを有するように、前記皮膚表面の指定されたエリアの全体に広がることができるアンテナのアレイと、
前記アンテナのアレイに動作可能に結合されたコントローラであり、操作を実行するようにプログラムされたコンピューティング装置を備えるコントローラと
を備え、前記操作が、
前記アンテナのアレイに対する前記埋込み装置の位置を決定すること、
前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、前記アンテナのアレイの中の少なくとも２つのアンテナのそれぞれのアンテナの振幅および相対位相を決定すること、および
前記埋込み装置に電磁エネルギーを供給するように、前記アンテナのアレイの中の前記少なくとも２つのアンテナを動作させること、
を含み、
前記少なくとも２つのアンテナを動作させることが、前記少なくとも２つのアンテナのそれぞれのアンテナから、決定された対応する振幅および相対位相に従って電磁エネルギーを放出することを含む、
装置。 - 前記アンテナのアレイに対して接地平面をさらに備え、前記接地平面が、スペーシング層によって前記アンテナのアレイから分離されている、請求項１に記載の装置。
- 接触層をさらに備え、前記接触層が、前記皮膚表面と接触しており、前記アンテナのアレイが前記皮膚表面の近くに装着されたときに、前記接触層が、前記皮膚表面と前記アンテナのアレイとの間に配される、請求項１に記載の装置。
- 前記アンテナのアレイの中のそれぞれのアンテナが、それぞれの変調器を介して前記コントローラに結合されており、それぞれの変調器が、前記コントローラからそれぞれのアンテナに供給される電磁エネルギーの振幅および相対位相を制御するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
- 前記アンテナのアレイの中のそれぞれのアンテナが、前記皮膚表面の下に埋め込まれたさらなる埋込み装置のさらなるアンテナとの間でそれぞれの電磁結合の度合いを有し、前記操作が、
前記アンテナのアレイに対する前記さらなる埋込み装置のさらなる位置を決定することをさらに含み、
前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、前記アンテナのアレイの中の前記少なくとも２つのアンテナのそれぞれのアンテナの振幅および相対位相を決定することが、前記埋込み装置の決定された前記位置と、前記さらなる埋込み装置の決定された前記さらなる位置と、に基づいて、前記アンテナのアレイの中の前記少なくとも２つのアンテナのそれぞれのアンテナの前記振幅および前記相対位相を決定して、前記少なくとも２つのアンテナのそれぞれのアンテナから、決定された対応する振幅および相対位相に従って電磁エネルギーを放出することで、前記埋込み装置および前記さらなる埋込み装置の両方に電磁エネルギーを供給するようにすることを含む、請求項１に記載の装置。 - アンテナのアレイであり、皮膚表面の近くに装着することができ、前記皮膚表面の近くに装着されたときに、前記アンテナのアレイの中のそれぞれのアンテナが、前記皮膚表面の下に埋め込まれた埋込み装置のアンテナとの間でそれぞれの電磁結合の度合いを有するように、前記皮膚表面の指定されたエリアの全体に広がることができるアンテナのアレイと、
前記アンテナのアレイに動作可能に結合されたコントローラであり、操作を実行するようにプログラムされたコンピューティング装置を備えるコントローラと
を備え、前記操作が、
前記アンテナのアレイに対する前記埋込み装置の位置を決定すること、
前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、前記アンテナのアレイの中の２つ以上のアンテナを選択すること、
前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、選択された前記２つ以上のアンテナのそれぞれのアンテナの振幅および相対位相を決定すること、および
前記埋込み装置に電磁エネルギーを供給するように、選択された前記２つ以上のアンテナを動作させること、
を含み、
選択された前記２つ以上のアンテナを動作させることが、選択された前記２つ以上のアンテナのそれぞれのアンテナから、決定された対応する振幅および相対位相に従って電磁エネルギーを放出することを含む、
装置。 - 前記アンテナのアレイの中の少なくとも１つのアンテナがアンテナコイルを備える、請求項６に記載の装置。
- 前記アンテナのアレイに対して接地平面をさらに備え、前記接地平面が、スペーシング層によって前記アンテナのアレイから分離されている、請求項６に記載の装置。
- 接触層をさらに備え、前記接触層が、前記皮膚表面と接触しており、前記アンテナのアレイが前記皮膚表面の近くに装着されたときに、前記接触層が、前記皮膚表面と前記アンテナのアレイとの間に配される、請求項６に記載の装置。
- 前記接触層が、約０．１ミリメートルから約０．４ミリメートルの間の厚さを有する、請求項９に記載の装置。
- 無線周波スイッチをさらに備え、前記アンテナのアレイの中のそれぞれのアンテナが、前記無線周波スイッチに結合されており、前記埋込み装置に電磁エネルギーを供給するように、選択された前記２つ以上のアンテナを動作させることが、選択された前記２つ以上のアンテナを前記コントローラに結合するように、前記無線周波スイッチを動作させることを含む、請求項６に記載の装置。
- 前記アンテナのアレイの中のそれぞれのアンテナが、それぞれの変調器を介して前記無線周波スイッチに結合されており、それぞれの変調器が、前記無線周波スイッチからそれぞれのアンテナに供給される電磁エネルギーの振幅および相対位相を制御するように動作可能である、請求項１１に記載の装置。
- 前記埋込み装置の位置を決定することが、
前記アンテナのアレイの中のそれぞれのアンテナについて、（ｉ）前記アンテナを介して電磁エネルギーを供給し、（ｉｉ）前記アンテナが受信した電磁信号の受信信号強度を検出すること、および
検出した前記受信信号強度に基づいて埋込み装置の位置を決定すること
を含む、請求項６に記載の装置。 - 前記埋込み装置の位置を決定することが、
前記アンテナのアレイの中のそれぞれのアンテナについて、（ｉ）前記アンテナを介して電磁エネルギーを供給し、（ｉｉ）前記埋込み装置が前記アンテナから受信した電磁エネルギーの量を示す無線送信を前記埋込み装置から受信すること、および
受信した前記無線送信に基づいて埋込み装置の位置を決定すること
を含む、請求項６に記載の装置。 - 前記アンテナのアレイの中のそれぞれのアンテナが、前記皮膚表面の下に埋め込まれたさらなる埋込み装置のさらなるアンテナとの間でそれぞれの電磁結合の度合いを有し、前記操作が、
前記アンテナのアレイに対する前記さらなる埋込み装置のさらなる位置を決定することをさらに含み、
前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、前記アンテナのアレイの中の２つ以上のアンテナを選択することが、前記埋込み装置の決定された前記位置と、前記さらなる埋込み装置の決定された前記さらなる位置と、に基づいて、前記アンテナのアレイの中の２つ以上のアンテナを選択することを含み、
前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、選択された前記２つ以上のアンテナのそれぞれのアンテナの振幅および相対位相を決定することが、前記埋込み装置の決定された前記位置と、前記さらなる埋込み装置の決定された前記さらなる位置と、に基づいて、選択された前記２つ以上のアンテナのそれぞれのアンテナの前記振幅および前記相対位相を決定して、選択された前記２つ以上のアンテナのそれぞれのアンテナから、決定された対応する振幅および相対位相に従って電磁エネルギーを放出することで、前記埋込み装置および前記さらなる埋込み装置の両方に電磁エネルギーを供給するようにすることを含む、請求項１に記載の装置。 - 皮膚表面に装着されたリーダ装置内のアンテナのアレイに対する埋込み装置の位置を決定することであって、前記アンテナのアレイが、前記皮膚表面の指定されたエリアの全体に広がり、前記埋込み装置が、前記皮膚表面の下に埋め込まれており、前記アンテナのアレイの中のそれぞれのアンテナが、前記埋込み装置のアンテナとの間でそれぞれの電磁結合の度合いを有する、埋め込み装置の位置を決定すること、
前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、前記アンテナのアレイの中の２つ以上のアンテナを選択すること、
前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、選択された前記２つ以上のアンテナのそれぞれのアンテナの振幅および相対位相を決定すること、および
選択された前記２つ以上のアンテナを介して前記埋込み装置に電磁エネルギーを供給すること、
を含み、
前記埋込み装置に電磁エネルギーを供給することが、選択された前記２つ以上のアンテナのそれぞれのアンテナから、決定された対応する振幅および相対位相に従って電磁エネルギーを放出することを含む、
方法。 - 前記リーダ装置が接触層をさらに備え、前記接触層が、前記皮膚表面と接触しており、前記アンテナのアレイが前記皮膚表面の近くに装着されたときに、前記接触層が、前記皮膚表面と前記アンテナのアレイとの間に配される、請求項１６に記載の方法。
- 前記埋込み装置の位置を決定することが、
前記アンテナのアレイの中のそれぞれのアンテナについて、（ｉ）前記アンテナを介して電磁エネルギーを供給し、（ｉｉ）前記アンテナが受信した電磁信号の受信信号強度を検出すること、および
検出した前記受信信号強度に基づいて埋込み装置の位置を決定すること
を含む、請求項１６に記載の方法。 - 前記埋込み装置の位置を決定することが、
前記アンテナのアレイの中のそれぞれのアンテナについて、（ｉ）前記アンテナを介して電磁エネルギーを供給し、（ｉｉ）前記埋込み装置が前記アンテナから受信した電磁エネルギーの量を示す無線送信を前記埋込み装置から受信すること、および
受信した前記無線送信に基づいて埋込み装置の位置を決定すること
を含む、請求項１６に記載の方法。 - 前記アンテナのアレイに対するさらなる埋込み装置のさらなる位置を決定することをさらに含み、
前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、前記アンテナのアレイの中の２つ以上のアンテナを選択することが、前記埋込み装置の決定された前記位置と、前記さらなる埋込み装置の決定された前記さらなる位置と、に基づいて、前記アンテナのアレイの中の２つ以上のアンテナを選択することを含み、
前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、選択された前記２つ以上のアンテナのそれぞれのアンテナの振幅および相対位相を決定することが、前記埋込み装置の決定された前記位置と、前記さらなる埋込み装置の決定された前記さらなる位置と、に基づいて、選択された前記２つ以上のアンテナのそれぞれのアンテナの前記振幅および前記相対位相を決定して、選択された前記２つ以上のアンテナのそれぞれのアンテナから、決定された対応する振幅および相対位相に従って電磁エネルギーを放出することで、前記埋込み装置および前記さらなる埋込み装置の両方に電磁エネルギーを供給するようにすることを含む、請求項１６に記載の方法。 - アンテナコイルのアレイであり、皮膚表面の近くに装着することができ、前記皮膚表面の近くに装着されたときに、前記アンテナコイルのアレイの中のそれぞれのアンテナコイルが、前記皮膚表面の下に埋め込まれた埋込み装置のアンテナとの間でそれぞれの電磁結合の度合いを有するように、前記皮膚表面の指定されたエリアの全体に広がることができるアンテナコイルのアレイと、
前記アンテナコイルのアレイに動作可能に結合されたコントローラであり、操作を実行するようにプログラムされたコンピューティング装置を備えるコントローラと
を備え、前記操作が、
前記アンテナコイルのアレイに対する前記埋込み装置の位置を決定すること、
前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、前記アンテナコイルのアレイの中の２つ以上のアンテナコイルを選択すること、
前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、選択された前記２つ以上のアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルの振幅および相対位相を決定すること、および
前記埋込み装置に無線周波電力を供給するように、選択された前記２つ以上のアンテナコイルを動作させること、
を含み、
選択された前記２つ以上のアンテナコイルを動作させることが、選択された前記２つ以上のアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルから、決定された対応する振幅および相対位相に従って無線周波電力を放出することを含む、
装置。 - 前記アンテナコイルのアレイの中の少なくとも１つのアンテナコイルが、約３ミリメートルから約３．５ミリメートルの間の直径を有する、請求項２１に記載の装置。
- 前記アンテナコイルのアレイに対して局所的に実質的に平行な接地平面をさらに備え、前記接地平面が、スペーシング層によって前記アンテナコイルのアレイから分離されている、請求項２１に記載の装置。
- 接触層をさらに備え、前記接触層が、前記皮膚表面と接触しており、前記アンテナコイルのアレイが前記皮膚表面の近くに装着されたときに、前記接触層が、前記皮膚表面と前記アンテナコイルのアレイとの間に配される、請求項２１に記載の装置。
- 前記接触層が、約０．１ミリメートルから約０．４ミリメートルの間の厚さを有する、請求項２４に記載の装置。
- 無線周波スイッチをさらに備え、前記アンテナコイルのアレイの中のそれぞれのアンテナコイルが、前記無線周波スイッチに結合されており、前記埋込み装置に無線周波電力を供給するように、選択された前記２つ以上のアンテナコイルを動作させることが、選択された前記２つ以上のアンテナコイルを前記コントローラに結合するように、前記無線周波スイッチを動作させることを含む、請求項２１に記載の装置。
- 前記アンテナコイルのアレイの中のそれぞれのアンテナコイルが、それぞれの変調器を介して前記無線周波スイッチに結合されており、それぞれの変調器が、前記無線周波スイッチからそれぞれのアンテナコイルに供給される無線周波電力の振幅および相対位相を制御するように動作可能であり、選択された前記２つ以上のアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルから、決定された対応する振幅および相対位相に従って無線周波電力を放出することが、選択された前記２つ以上のアンテナコイルに関連づけられた２つ以上の変調器を、決定されたそれぞれの振幅および相対位相に従って動作させることを含む、請求項２６に記載の装置。
- 前記埋込み装置の位置を決定することが、
それぞれのアンテナコイルについて、（ｉ）前記アンテナコイルを介して無線周波電力を供給し、（ｉｉ）それぞれのアンテナコイルが受信した無線周波信号の受信信号強度を検出すること、および
検出した前記受信信号強度に基づいて埋込み装置の位置を決定すること
を含む、請求項２１に記載の装置。 - 前記埋込み装置の位置を決定することが、
それぞれのアンテナコイルについて、（ｉ）前記アンテナコイルを介して無線周波電力を供給し、（ｉｉ）前記埋込み装置が前記アンテナコイルから受信した無線周波電力の量を示す無線送信を前記埋込み装置から受信すること、および
受信した前記無線送信に基づいて埋込み装置の位置を決定すること
を含む、請求項２１に記載の装置。 - 前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、前記アンテナコイルのアレイの中の２つ以上のアンテナコイルを選択することが、前記アンテナコイルのアレイの中の２つのコイルを選択することを含む、請求項２１に記載の装置。
- 前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、前記アンテナコイルのアレイの中の２つ以上のアンテナコイルを選択することが、前記アンテナコイルのアレイの中の３つのコイルを選択することを含む、請求項２１に記載の装置。
- 皮膚表面に装着されたリーダ装置内のアンテナコイルのアレイに対する埋込み装置の位置を決定することであって、前記アンテナコイルのアレイが、前記皮膚表面の指定されたエリアの全体に広がり、前記埋込み装置が、前記皮膚表面の下に埋め込まれており、前記アンテナコイルのアレイの中のそれぞれのアンテナコイルが、前記埋込み装置のアンテナとの間でそれぞれの電磁結合の度合いを有する、埋め込み装置の位置を決定すること、
前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、前記アンテナコイルのアレイの中の２つ以上のアンテナコイルを選択すること、
前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、選択された前記２つ以上のアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルの振幅および相対位相を決定すること、および
選択された前記２つ以上のアンテナコイルを介して前記埋込み装置に無線周波電力を供給すること、
を含み、
前記埋込み装置に無線周波電力を供給することが、選択された前記２つ以上のアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルから、決定された対応する振幅および相対位相に従って無線周波電力を放出することを含む、
方法。 - 前記アンテナコイルのアレイの中の少なくとも１つのアンテナコイルが、約３ミリメートルから約３．５ミリメートルの間の直径を有する、請求項３２に記載の方法。
- 前記リーダ装置が接触層をさらに備え、前記接触層が、前記皮膚表面と接触しており、前記アンテナコイルのアレイが前記皮膚表面の近くに装着されたときに、前記接触層が、前記皮膚表面と前記アンテナコイルのアレイとの間に配され、前記接触層が、約０．１ミリメートルから約０．４ミリメートルの間の厚さを有する、請求項３２に記載の方法。
- 前記リーダ装置が無線周波スイッチおよび無線周波電力源をさらに備え、前記アンテナコイルのアレイの中のそれぞれのアンテナコイルが、前記無線周波スイッチに結合されており、選択された前記２つ以上のアンテナコイルを介して前記埋込み装置に無線周波電力を供給することが、選択された前記２つ以上のアンテナコイルを前記無線周波電力源に結合するように、前記無線周波スイッチを動作させることを含む、請求項３２に記載の方法。
- 前記アンテナコイルのアレイの中のそれぞれのアンテナコイルが、それぞれの変調器を介して前記無線周波スイッチに結合されており、選択された前記２つ以上のアンテナコイルのそれぞれのアンテナコイルから、決定された対応する振幅および相対位相に従って無線周波電力を放出することが、選択された前記２つ以上のアンテナコイルに関連づけられた２つ以上の変調器を使用して、前記無線周波スイッチから選択された前記２つ以上のアンテナコイルに供給される無線周波電力の振幅および相対位相を、決定されたそれぞれの振幅および相対位相に従って制御することを含む、請求項３５に記載の方法。
- 前記埋込み装置の位置を決定することが、
それぞれのアンテナコイルについて、（ｉ）前記アンテナコイルを介して無線周波電力を供給し、（ｉｉ）それぞれのアンテナコイルが受信した無線周波信号の受信信号強度を検出すること、および
検出した前記受信信号強度に基づいて埋込み装置の位置を決定すること
を含む、請求項３２に記載の方法。 - 前記埋込み装置の位置を決定することが、
それぞれのアンテナコイルについて、（ｉ）前記アンテナコイルを介して無線周波電力
を供給し、（ｉｉ）前記埋込み装置が前記アンテナコイルから受信した無線周波電力の量
を示す無線送信を前記埋込み装置から受信すること、および
受信した前記無線送信に基づいて埋込み装置の位置を決定すること
を含む、請求項３２に記載の方法。 - 前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、前記アンテナコイルのアレイの中の
２つ以上のアンテナコイルを選択することが、前記アンテナコイルのアレイの中の２つの
コイルを選択することを含む、請求項３２に記載の方法。 - 前記埋込み装置の決定された前記位置に基づいて、前記アンテナコイルのアレイの中の
２つ以上のアンテナコイルを選択することが、前記アンテナコイルのアレイの中の２つの
コイルを選択することを含む、請求項３２に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15/012,233 US9672393B1 (en) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | Phase controlled array for wirelessly powering implantable devices |
| US15/012,233 | 2016-02-01 | ||
| PCT/US2016/069426 WO2017136076A1 (en) | 2016-02-01 | 2016-12-30 | Phase controlled array for wirelessly powering implantable devices |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019510463A JP2019510463A (ja) | 2019-04-11 |
| JP2019510463A5 JP2019510463A5 (ja) | 2020-07-09 |
| JP6761049B2 true JP6761049B2 (ja) | 2020-09-23 |
Family
ID=57868362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018559669A Active JP6761049B2 (ja) | 2016-02-01 | 2016-12-30 | 埋込み可能装置に無線で電力を供給する位相制御されたアレイ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US9672393B1 (ja) |
| EP (1) | EP3411114A1 (ja) |
| JP (1) | JP6761049B2 (ja) |
| CN (2) | CN112190239A (ja) |
| WO (1) | WO2017136076A1 (ja) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2330979A4 (en) * | 2008-09-02 | 2013-10-09 | Univ Arizona | DEVICE, SYSTEM AND METHOD FOR ULTRASONIC DRIVEN NEUROTELEMETRY |
| US11813472B2 (en) | 2013-03-11 | 2023-11-14 | NeuroEM Therapeutics, Inc. | Systems for sensing proper emitter array placement |
| US11759650B2 (en) | 2013-03-11 | 2023-09-19 | NeuroEM Therapeutics, Inc. | Immunoregulation, brain detoxification, and cognitive protection by electromagnetic treatment |
| US11752356B2 (en) * | 2013-03-11 | 2023-09-12 | NeuroEM Therapeutics, Inc. | Systems for controlling power to differently loaded antenna arrays |
| US11911629B2 (en) | 2013-03-11 | 2024-02-27 | NeurEM Therapeutics, Inc. | Treatment of primary and metastatic brain cancers by transcranial electromagnetic treatment |
| EP3903876A1 (en) * | 2013-09-16 | 2021-11-03 | The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University | Multi-element coupler for generation of electromagnetic energy |
| US11794028B2 (en) | 2014-03-11 | 2023-10-24 | NeuroEM Therapeutics, Inc. | Transcranial electromagnetic treatment |
| US11043988B2 (en) | 2016-03-15 | 2021-06-22 | Verily Life Sciences LLP | Systems for providing wireless power to deep implanted devices |
| US11309744B2 (en) | 2016-09-11 | 2022-04-19 | Verily Life Sciences Llc | Systems and methods for providing wireless power to deep implanted devices |
| TWI634527B (zh) * | 2017-05-23 | 2018-09-01 | 財團法人工業技術研究院 | 感測系統 |
| US20200178801A1 (en) * | 2017-06-30 | 2020-06-11 | Integrated Medical Sensors, Inc. | Wireless sensing platform for multi-analyte sensing |
| EP3694408A4 (en) * | 2017-10-10 | 2021-06-23 | Massachusetts Institute Of Technology | NEUROMECHANICAL AND NEUROELECTROMAGNETIC MITIGATION PROCESS OF A MEMBER PATHOLOGY |
| CN116526128A (zh) * | 2017-10-30 | 2023-08-01 | 法雷奥汽车内部控制（深圳）有限公司 | 感应充电天线结构及其制造方法，无线充电模块 |
| GB201800820D0 (en) * | 2018-01-18 | 2018-03-07 | Univ Oslo Hf | Medical implant with wireless communication |
| TWI667860B (zh) * | 2018-02-09 | 2019-08-01 | 鉅旺生技股份有限公司 | 植入式醫材遠距離無線充電強化結構 |
| US11083902B2 (en) * | 2018-05-29 | 2021-08-10 | International Business Machines Corporation | Biosensor package |
| TWI665842B (zh) * | 2018-06-13 | 2019-07-11 | 金碳洁股份有限公司 | 無線充電的電源管理系統及其方法 |
| FR3083419B1 (fr) * | 2018-06-27 | 2022-03-11 | Centre Nat Rech Scient | Circuit imprime pour la communication de donnees |
| US11576598B2 (en) * | 2018-08-08 | 2023-02-14 | Incube Labs, Llc | Apparatus, systems and methods for sensing bladder fullness |
| CN109617254B (zh) * | 2018-12-17 | 2022-07-15 | 中国科学技术大学 | 基于磁场聚焦技术的无线能量传输系统及方法 |
| CN111835229A (zh) * | 2019-04-16 | 2020-10-27 | 湖南早晨纳米机器人有限公司 | 一种纳米发动机 |
| KR102305548B1 (ko) * | 2019-05-24 | 2021-09-27 | 울산과학기술원 | 혈당 측정 장치 및 방법 |
| JP6790190B1 (ja) * | 2019-07-22 | 2020-11-25 | 京セラ株式会社 | 光ファイバー給電システム |
| JP7236959B2 (ja) * | 2019-08-26 | 2023-03-10 | ミネベアミツミ株式会社 | 給電装置、及び、給電方法 |
| JP6653819B1 (ja) * | 2019-09-09 | 2020-02-26 | 学校法人南山学園 | ウエアラブル生体センシングシステム |
| CN111683031B (zh) * | 2020-05-13 | 2021-08-20 | 上海交通大学 | 一种基于多子载波调制控制反向散射电路的方法及系统 |
| CN114583847A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-06-03 | 江苏大学 | 一种用于植入式器械的实时聚焦微波充电系统 |
| WO2023208323A1 (en) * | 2022-04-26 | 2023-11-02 | Synergia Medical | System for optically measuring a subcutaneous implantation depth of an implant |
| US20240108238A1 (en) * | 2022-10-03 | 2024-04-04 | Know Labs, Inc. | Analyte sensors with position adjustable transmit and/or receive components |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5935078A (en) | 1996-01-30 | 1999-08-10 | Telecom Medical, Inc. | Transdermal communication system and method |
| US6544193B2 (en) | 1996-09-04 | 2003-04-08 | Marcio Marc Abreu | Noninvasive measurement of chemical substances |
| US7483743B2 (en) | 2000-01-11 | 2009-01-27 | Cedars-Sinai Medical Center | System for detecting, diagnosing, and treating cardiovascular disease |
| WO2004071487A2 (en) * | 2002-08-16 | 2004-08-26 | Microchips, Inc. | Controlled release device and method |
| US8073548B2 (en) * | 2004-08-24 | 2011-12-06 | Sensors For Medicine And Science, Inc. | Wristband or other type of band having an adjustable antenna for use with a sensor reader |
| US20080096495A1 (en) | 2006-10-24 | 2008-04-24 | Ein-Yiao Shen | Collaborated Physiological Data Testing Instrument Module in Mobile Communication Device |
| EP2259843B1 (en) * | 2008-03-20 | 2012-08-29 | IMI Intelligent Medical Implants AG | Power supply for a retina implant |
| JP5479473B2 (ja) * | 2008-07-29 | 2014-04-23 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 埋め込み型デバイス間で情報を通信するシステム及び方法 |
| WO2010042054A1 (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | Milux Holding S.A. | Charger for implant |
| US20100298720A1 (en) | 2009-04-16 | 2010-11-25 | Potkay Joseph Allen | In Situ Energy Harvesting Systems for Implanted Medical Devices |
| US20100280568A1 (en) | 2009-04-30 | 2010-11-04 | Cherik Bulkes | Implantable High Efficiency Energy Transfer Module With Near-Field Inductive Coupling |
| US8417340B2 (en) * | 2009-10-13 | 2013-04-09 | Empire Technology Development Llc | Implant with antenna array |
| US8311638B2 (en) * | 2009-10-15 | 2012-11-13 | Boston Scientific Neuromodulation Corporation | External charger for a medical implantable device using field inducing coils to improve coupling |
| US9409013B2 (en) * | 2009-10-20 | 2016-08-09 | Nyxoah SA | Method for controlling energy delivery as a function of degree of coupling |
| US10441185B2 (en) | 2009-12-16 | 2019-10-15 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Flexible and stretchable electronic systems for epidermal electronics |
| EP2830706B1 (en) | 2012-03-29 | 2017-05-10 | Advanced Bionics AG | Implantable antenna assemblies |
| EP3705159B1 (en) * | 2012-07-26 | 2024-04-10 | Nyxoah SA | Insert tool for selectively powering an implant unit |
| US9173605B2 (en) * | 2012-12-13 | 2015-11-03 | California Institute Of Technology | Fabrication of implantable fully integrated electrochemical sensors |
| WO2014096973A2 (en) * | 2012-12-19 | 2014-06-26 | Adi Mashiach | Systems and methods for internal analyte sensing |
| US9220429B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-12-29 | Pacesetter, Inc. | Systems and methods to determine HR, RR and classify cardiac rhythms based on atrial IEGM and atrial pressure signals |
| JP2015000135A (ja) * | 2013-06-13 | 2015-01-05 | パナソニック株式会社 | 体腔内照明装置 |
| KR20160100900A (ko) | 2013-06-17 | 2016-08-24 | 아디 매쉬아취 | 임플란트 유닛 이송 도구 |
| JP6233880B2 (ja) * | 2013-12-10 | 2017-11-22 | 国立大学法人信州大学 | 体内ロボットの非接触給電システム |
| WO2015092747A2 (en) | 2013-12-18 | 2015-06-25 | Tylerton International Inc. | Medical device with separate control |
| US20150238118A1 (en) * | 2014-02-27 | 2015-08-27 | Biorasis, Inc. | Detection of the spatial location of an implantable biosensing platform and method thereof |
| CN104941017B (zh) * | 2015-07-10 | 2017-10-10 | 北京工业大学 | 为人工心脏提供电源的能量无线定向传递系统 |
-
2016
- 2016-02-01 US US15/012,233 patent/US9672393B1/en active Active
- 2016-12-30 CN CN202010965165.8A patent/CN112190239A/zh active Pending
- 2016-12-30 EP EP16829381.9A patent/EP3411114A1/en not_active Withdrawn
- 2016-12-30 WO PCT/US2016/069426 patent/WO2017136076A1/en active Application Filing
- 2016-12-30 CN CN201680083783.1A patent/CN109069846B/zh active Active
- 2016-12-30 JP JP2018559669A patent/JP6761049B2/ja active Active
-
2017
- 2017-04-27 US US15/499,486 patent/US9876537B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2017136076A1 (en) | 2017-08-10 |
| EP3411114A1 (en) | 2018-12-12 |
| CN109069846A (zh) | 2018-12-21 |
| US20170230084A1 (en) | 2017-08-10 |
| US9876537B2 (en) | 2018-01-23 |
| JP2019510463A (ja) | 2019-04-11 |
| CN109069846B (zh) | 2020-10-16 |
| US9672393B1 (en) | 2017-06-06 |
| CN112190239A (zh) | 2021-01-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6761049B2 (ja) | 埋込み可能装置に無線で電力を供給する位相制御されたアレイ | |
| JP6824969B2 (ja) | 無線周波および光学リーダ走査アレイ | |
| EP2811905B1 (en) | Digital asic sensor platform | |
| JP6504716B2 (ja) | 被検体センサの為の同一平面上の近距離無線通信テレメトリ結合 | |
| CN107949327A (zh) | 用于可植入分析物传感器的经皮读取器 | |
| US10713208B2 (en) | Remotely powered, multisite sensing system with a shared, two-wire bus for power and communication | |
| EP4291090A1 (en) | Optical based glucose sensor | |
| KR20240100198A (ko) | 다중 센싱을 위한 하이브리드 구조를 이용하여 생체정보를 측정하는 방법 및 시스템 | |
| KR20230025624A (ko) | 생체 정보 측정을 위한 익스터널 디바이스, 생체 정보 측정 장치, 체내 센서 및 임플란트 디바이스 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200106 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200528 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20200528 |
|
| A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20200707 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200709 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20200811 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200903 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6761049 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |